使用角膜曲率的虹膜边界估计制造技术

本申请涉及一种使用角膜曲率的虹膜边界估计。提供了用于确定眼睛的虹膜的边缘边界的系统和方法的示例。可以从眼睛的图像计算角膜凸起的特性。可以将角膜凸起与眼睛表面(例如，巩膜)的交叉确定为边缘边界。所确定的边缘边界可用于虹膜分割或生物应用。头戴式显示器可以包括对眼睛成像的相机和分析眼睛图像并确定边缘边界的处理器。定边缘边界的处理器。定边缘边界的处理器。

【技术实现步骤摘要】
使用角膜曲率的虹膜边界估计
[0001]本申请是申请日为2017年4月26日、PCT国际申请号为PCT/US2017/029679、中国国家阶段申请号为201780054215.3、专利技术名称为“使用角膜曲率的虹膜边界估计”的申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2016年7月14日提交的题为“使用角膜曲率的虹膜边界估计(IRIS BOUNDARY ESTIMATION USING CORNEA CURVATURE)”的申请号为2016128791的俄罗斯专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文。


[0004]本公开一般涉及用于处理眼睛图像的系统和方法，并且更特别地，涉及使用眼睛的角膜凸起的测量来识别虹膜边界。

技术介绍

[0005]人类虹膜可以用作生物信息的源。生物信息可以提供个人的认证或识别。提取生物信息(通常称为生物模板)的过程通常具有许多挑战。

技术实现思路

[0006]在一个方面，公开了一种可穿戴显示系统。该可穿戴显示系统包括：显示器；图像捕捉装置，其被配置为捕捉用户的眼睛的图像；非暂时性存储器，其被配置为存储可执行指令；以及硬件处理器，其与显示器、图像捕捉装置和非暂时性存储器通信，硬件处理器被可执行指令编程以：获得相机校准；获得在眼睛的三维坐标系中眼睛的生理参数，其中生理参数包括：包括眼睛的角膜的角膜球的半径、眼睛的虹膜的半径、以及眼睛的角膜球的中心与瞳孔的中心之间的距离；接收眼睛的图像，图像包括眼睛的角膜和眼睛的虹膜中的至少一部分；确定角膜球与眼睛之间的交叉；至少部分地基于相机校准来将交叉从眼睛的坐标系转换到眼睛的图像的坐标系；至少部分地基于交叉确定边缘(limbic)边界；以及在生物应用中利用边缘边界。
[0007]在另一方面，公开了一种计算机系统。该计算机系统包括：显示器；图像捕捉装置，其被配置为捕捉用户眼睛的图像；非暂时性存储器，其被配置为存储可执行指令；以及硬件处理器，其与显示器、图像捕捉装置和非暂时性存储器通信，该硬件处理器被可执行指令编程以：获得在眼睛的三维坐标系中的眼睛的生理参数，其中生理参数包括：包括眼睛的角膜的角膜球的半径、眼睛的虹膜的半径、以及眼睛的角膜球的中心与瞳孔的中心之间的距离；接收眼睛的图像，该图像包括眼睛的角膜和眼睛的虹膜的至少一部分；确定角膜球与眼睛之间的交叉；以及至少部分地基于该交叉确定边缘边界。
[0008]此说明书所述主题的一个或多个实施方式的细节在下面的附图和描述中阐述。从描述、附图和权利要求中，其他特征、方面以及优势将变得显而易见。本
技术实现思路
和之后的具体实施方式都不旨在限定或限制本专利技术主题的范围。
附图说明
[0009]图1A是示意性地示出眼睛和眼睛成像相机观看眼睛的坐标系统的特征的透视图。
[0010]图1B是眼睛的横截面图，其示意性地示出了眼睛和可用于描述角膜的几何形状的角膜球的生理参数。
[0011]图2是示出用于确定眼睛的边缘边界并在生物应用中使用边缘边界的示例方法的流程图。
[0012]图3示意性地示出了可穿戴显示系统的示例。
[0013]图4示意性地示出了用于将图像信息输出给用户并且可以用在图3所示的可穿戴显示系统中的波导叠层的示例。
[0014]在整个附图中，可以重复使用附图标记来指示所引用的元件之间的对应关系。提供附图是为了说明本文描述的示例实施例，而不是为了限制本公开的范围。
具体实施方式
[0015]概述
[0016]从眼睛提取生物信息通常包括用于在眼睛图像内分割虹膜的过程。虹膜分割可涉及以下操作：包括定位虹膜边界、包括找到虹膜的(内)瞳孔和(外)边缘边界、定位上眼睑或下眼睑(如果它们遮挡(occlude)虹膜)、检测和排除睫毛、阴影或反射的遮挡等。例如，眼睛图像可以被包括在面部图像中或者可以是眼周区域的图像。
[0017]为了执行虹膜分割，可以将瞳孔的边界(虹膜的内部边界)和角膜缘(虹膜的外部边界)都识别为图像数据的单独片段。识别瞳孔边界通常是直接的，因为瞳孔非常有效地吸收光并因此提供可靠的高对比度的边界。然而，角膜缘通常更难以限定，因为到眼睛的白色巩膜的过渡通常更加平滑。当用红外光对眼睛成像时，这种困难甚至可能更加明显，这在生物背景下是典型的。
[0018]由于角膜缘处的较不明确限定的边界，因此期望具有更准确且更精确的用于边缘边界识别的方法。在存在软边界的情况下，当使用传统的边缘边界技术时，准确度和精度都会受到影响。由于软边界经常会被算法误认为是眼睛的其他元素(例如，眼睑、睫毛或它们的阴影)，因此可能会出现准确度问题。同时，由于软边界通常不提供分割(对照明和其他环境因素是稳健的)的真正可重复的限定，因此可能会出现精度问题。
[0019]使用眼睛的三维(3
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D)几何形状而不是其表面着色(如在一些传统技术中使用的)，以识别虹膜的边界，则提供了独特的替代，该独特从某种意义上说，眼睛没有其他几何特征可以被误认，并且这个特征被明确限定，从而提高了可靠性。因此，本公开描述了技术以测量3
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D眼睛几何形状并使用所测量的角膜凸起与眼睛表面(例如，巩膜)的交叉，以便识别虹膜的外边界。
[0020]在可佩戴的头戴式显示器(HMD)的背景下，面向内的眼睛成像相机可以相对靠近用户的一只或两只眼睛。例如，相机可以安装在可穿戴HMD上，该可穿戴HMD其本身由用户佩戴。眼睛与这种相机的接近可以导致较高分辨率的眼睛图像。因此，计算机视觉技术可以对眼睛成像并从用户的眼睛中提取例如角膜凸起的形状的视觉特征。角膜凸起与眼睛表面(例如，巩膜)的交叉点可用于识别边缘边界。此外，当由靠近眼睛的相机观察时，眼睛的虹膜将显示详细的结构。当在红外照射下观察时，这种虹膜结构可以特别明显，并且可以用于
生物识别。这些虹膜特征在用户与用户之间可以是唯一的，并且以指纹的方式可以用于唯一地识别用户。用于识别虹膜边界的本技术可用于分割虹膜并确定生物识别模板(通常称为虹膜代码)，这可用于例如认证HMD的用户的生物应用。
[0021]眼睛的结构
[0022]图1A示意性地示出了具有虹膜104、巩膜108和瞳孔112的眼睛100的几何形状。图1A示出了瞳孔112与虹膜104之间的瞳孔边界112a，以及虹膜104与巩膜108(眼睛的“白色”)之间的边缘边界104a。下面将描述边缘边界104a(也称为边缘
‑
虹膜外形(contour))上的点116的确定。覆盖虹膜104和瞳孔112的透明角膜未在图1A中示出。
[0023]图1B是角膜球120的示意性横截面图，其示出了角膜124和巩膜108在边缘边界104a处的交叉。图1B中所示的角膜球120的位于虹膜104和瞳孔112下方(或后方)的部分不是物理的并且是用于描述角膜124的近似球形的几何结构。图1B示出了眼睛100的一些几何参数。角膜球120具有半径Rc。角膜球120的中心和瞳孔112的中心分开距离dp本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴显示系统，包括：显示器；图像捕捉装置，其被配置为捕捉用户的眼睛的图像；非暂时性存储器，其被配置为存储可执行指令；以及硬件处理器，其与所述显示器、所述图像捕捉装置和所述非暂时性存储器通信，所述硬件处理器被所述可执行指令编程以：获得相机校准；获得在所述眼睛的三维坐标系中所述眼睛的生理参数，其中所述生理参数包括：角膜球的半径，所述角膜球包括所述眼睛的角膜，所述眼睛的虹膜的半径，以及所述眼睛的所述角膜球的中心与瞳孔的中心之间的距离；接收所述眼睛的所述图像，所述图像包括所述眼睛的所述虹膜和所述眼睛的所述角膜中的至少一部分；通过透视变换将所述眼睛的所述图像变换为所述眼睛的所述坐标系以生成变换的图像；从所述变换的图像确定所述角膜球与...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：