CN105049717A - 用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法及系统，所述方法包括：步骤S1、根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；步骤S2、获取眼睛图像；步骤S3、确定瞳孔位置；步骤S4、瞳孔跟踪确定注意力区域。本发明提出的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法及系统，可实现对焦窗口选择的自动化和智能化。

Description

用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法及系统

技术领域

本发明属于数码相机技术领域，涉及一种自动对焦系统，尤其涉及一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统；同时，本发明还涉及一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法。

背景技术

在现实生活中，在用数码相机进行拍照的时候，对焦的好坏对图片的质量有很大的影响。进行对焦窗口选择的直接原因是:由于对图像运用对焦评价函数进行的运算基本上与图像的像素数量成正比，为了达到实时性的要求，必须减少参加运算的像素的数量。为了达到这一目的，最初人们通常直接选取图像中的中央区域作为对焦窗口。但是，根据摄影美学的要求，成像主目标往往不是在图像的正中央。所以后来出现了进行多区域对焦窗口选择的方法，在一定程度上兼顾了成像主目标偏离图像中央区域的情况。

尽管以上方法可以节省大量的计算时间，但仍然没有考虑到对焦窗口选择的另一个重要原因:使成像目标的成像质量最佳化，对于自动对焦系统来说就是要使成像主目标准确对焦。也就是说，进行对焦窗口选择的不仅仅是为了减少计算时间。如果对整幅图像运用对焦评价函数，图像中不重要的部分(背景)会对评价结果产生负面的影响，导致图像中的重要部分(成像主目标)无法准确对焦。即使是按照中央区域选择/多区域选择的方法选择对焦窗口，也可能存在这种问题。

在人的头部没有明显运动的情况下，当注意力集中在不同的地方时，正常人的瞳孔在眼睛中的位置会发生变化。因此，如果能够跟踪一个人眼中瞳孔所在的位置，就可以推断出他的注意力集中的区域。

针对这种情况，本发明提出一种眼控自动对焦方法，将瞳孔跟踪和对焦窗口的多区域选择结合起，从而实现对焦窗口选择的自动化和智能化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法，可实现对焦窗口选择的自动化和智能化。

此外，本发明还提供一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，可实现对焦窗口选择的自动化和智能化。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法，所述方法包括：

步骤S1、根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数；

步骤S2、获取眼睛图像；

利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔；

步骤S3、确定瞳孔位置；

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_{ep}\\ 0& I\left(i,j\right)\≤G_{ep}\end{array}---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_p\\ 0& I\left(i,j\right)\≤G_p\end{array}---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

${I_{ep}}^{\′}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\[{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{ep}\right)\]\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\[\frac{\mathrm{\Σ}i*I(i,j)}{\mathrm{\Σ}I(i,j)},\frac{\mathrm{\Σ}j*I(i,j)}{\mathrm{\Σ}I(i,j)}\]---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right)$

步骤S4、瞳孔跟踪确定注意力区域。

首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

由于(x₀,y₀)是处于瞳孔在眼睛中央(这个中央是图1的A22区域)式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央，从而根据(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，r和θ,确认注意力区域。

一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法，所述方法包括：

步骤S1、根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

步骤S2、获取眼睛图像；

步骤S3、确定瞳孔位置；

步骤S4、瞳孔跟踪确定注意力区域。

作为本发明的一种优选方案，步骤S1中，将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成m×n个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向m个方位的判断以及纵向n个方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数。

作为本发明的一种优选方案，步骤S2中，利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔。

作为本发明的一种优选方案，步骤S3中，选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_{ep}\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_{ep}\end{array}---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_p\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_p\end{array}---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

${I_{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\&lsqb;{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{ep}\right)\&rsqb;\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right).$

一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，所述系统包括：注意力集中区域确定模块、眼睛图像获取模块、瞳孔位置确定模块、注意力区域确定模块；

所述注意力集中区域确定模块，用以根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数；

所述眼睛图像获取模块用以获取眼睛图像；

利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔；

所述瞳孔位置确定模块用以确定瞳孔位置；

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_{ep}\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_{ep}\end{array}---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_p\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_p\end{array}---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

${I_{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\&lsqb;{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{ep}\right)\&rsqb;\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right)$

所述注意力区域确定模块用以进行瞳孔跟踪确定注意力区域。首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

由于(x₀,y₀)是处于瞳孔在眼睛中央(这个中央是图1的A22区域)式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央，从而根据(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，r和θ,确认注意力区域。

一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，所述系统包括：

所述注意力集中区域确定模块，用以根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

所述眼睛图像获取模块，用以获取眼睛图像；

所述瞳孔位置确定模块，用以确定瞳孔位置；

所述注意力区域确定模块，用以进行瞳孔跟踪确定注意力区域。

作为本发明的一种优选方案，所述注意力集中区域确定模块将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数。

作为本发明的一种优选方案，所述眼睛图像获取模块利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔，利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔。

作为本发明的一种优选方案，所述瞳孔位置确定模块确定瞳孔位置的方法包括：

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_{ep}\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_{ep}\end{array}---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_p\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_p\end{array}---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

${I_{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\&lsqb;{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{ep}\right)\&rsqb;\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right).$

本发明的有益效果在于：本发明提出的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法及系统，可实现对焦窗口选择的自动化和智能化。

附图说明

图1为注意力区域划分的示意图。

图2为普通相机成像原理示意图。

图3为本发明改进的相机成像原理图。

图4为本发明瞳孔跟踪确定注意力区域的算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图4，本发明揭示了一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法，所述方法包括：

【步骤S1】根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数；

【步骤S2】获取眼睛图像；

利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔。

使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响,同时所获得的眼睛图像清晰度较高,以便提取瞳孔。

【步骤S3】确定瞳孔位置；

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_{ep}\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_{ep}\end{array}---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_p\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_p\end{array}---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

${I_{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\&lsqb;{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{ep}\right)\&rsqb;\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right)$

【步骤S4】瞳孔跟踪确定注意力区域。

首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域。由于(x₀,y₀)是处于瞳孔在眼睛中央(这个中央是图1的A22区域)式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央，从而根据(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，r和θ,(如在图1中)就可以确认注意力区域。

本发明还揭示一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，所述系统包括：注意力集中区域确定模块、眼睛图像获取模块、瞳孔位置确定模块、注意力区域确定模块。

【注意力集中区域确定模块】

所述注意力集中区域确定模块，用以根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域。

将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数。

【眼睛图像获取模块】

所述眼睛图像获取模块用以获取眼睛图像。

利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔。

【瞳孔位置确定模块】

所述瞳孔位置确定模块用以确定瞳孔位置。

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_{ep}\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_{ep}\end{array}---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_p\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_p\end{array}---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

${I_{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\&lsqb;{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{ep}\right)\&rsqb;\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right)$

【注意力区域确定模块】

所述注意力区域确定模块用以进行瞳孔跟踪确定注意力区域。

首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域。

由于(x₀,y₀)是处于瞳孔在眼睛中央(这个中央是图1的A22区域)式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央，从而可以根据(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，r和θ,在图1中就可以确认注意力区域。

实施例二

本发明揭示了一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法，所述方法包括：

步骤1、根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域。

由于眼睛形状及运动情况的复杂性，要完全精确地由瞳孔位置确定人的注意目标非常复杂，在自动对焦装置中这是不现实的。因此，本文将瞳孔跟踪与多区域选择对焦由于眼睛形状及运动情况的复杂性，要完全精确地由瞳孔位置确定人的注意目标非常复杂，在自动对焦装置中这是不现实的。因此，本文将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域(图1)，只要根据瞳孔位置确定注意力集中在图1所示的那个大区域中即可。显然，对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就可以确定相应的注意力集中区域。最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域，与传统方法中一样，通常16≤M，N≤256且M，N＝2^k(K为整数)。

步骤2、眼睛图像的获取。

本发明提出利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法。该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像，只需对相机进行很小的改进即可实现，所增加的硬件都是价格低廉的常用器件。例如，图2和图3给出了对于单反相机的一种改进方案，其中图2为相机的原理图，图3为改进后的单反相机原理图。改进后的单反相机只增加了一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像。改进后的单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感。使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔。

步骤3、瞳孔位置的确定。

获得拍摄者眼睛的图像后，关键的问题是对图像进行处理以确定瞳孔在眼睛中的位置。由于眼睛和瞳孔部位在图像中的特征明显，因此确定瞳孔在眼睛中位置不难实现。

如果改进后的数字成像系统中红外光源不在眼睛的轴线上，则所成的眼睛图像中瞳孔部分为黑；否则，所成的眼睛图像中瞳孔部分为白。

两种情况下的图像都容易将瞳孔从中分离出来。在实验的基础上可以选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p。

$I_{ep}(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_{ep}\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_{ep}\end{array}---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\{\begin{array}{cc}1& I\left(i,j\right)>G_p\\ 0& I\left(i,j\right)\&le;G_p\end{array}---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，本文了利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀(给图像中的对象边界添加像素)N1次，再膨胀(删除对象边界部分像素)N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次，如式(3)所示。

${I_{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\&lsqb;{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{ep}\right)\&rsqb;\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)。

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)。如果两次所得重心间的距离满足式(5)(式中r₀为一门限值)，则认为瞳孔在眼睛中央(图1中的A22区域)；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域。

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=\arctan \left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right)$

步骤4、瞳孔跟踪确定注意力区域，请结合图4。

综上所述，本发明提出的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法及系统，可实现对焦窗口选择的自动化和智能化。

本发明提出了一种利用图像处理方法进行瞳孔跟踪来实现机自动对焦算法中选择对焦窗口的方法。该方法只需要对数码相机进行简单的改进后即可用软件方法实现。由于瞳孔跟踪需要一定的时间，实际应用时在既定硬件条件下必须在实时性和主成像目标的准确对焦间作一定的折衷。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数；

步骤S2、获取眼睛图像；

利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔；

步骤S3、确定瞳孔位置；

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_{ep}\\ 0& I(i,j)\&le;G_{ep}\end{array}\right.---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_p\\ 0& I(i,j)\&le;G_p\end{array}\right.---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

$I_{\mathrm{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\left\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\right[{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{\mathrm{ep}}\right)\left]\right\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right)$

步骤S4、瞳孔跟踪确定注意力区域；

首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

由于(x₀,y₀)是处于瞳孔在眼睛中央(这个中央是图1的A22区域)式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央，从而根据(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，r和θ,确认注意力区域。

2.一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

步骤S2、获取眼睛图像；

步骤S3、确定瞳孔位置；

步骤S4、瞳孔跟踪确定注意力区域。

3.根据权利要求2所述的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于：

步骤S1中，将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成m×n个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向m个方位的判断以及纵向n个方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数。

4.根据权利要求2所述的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于：

步骤S2中，利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔。

5.根据权利要求2所述的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于：

步骤S3中，选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_{ep}\\ 0& I(i,j)\&le;G_{ep}\end{array}\right.---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_p\\ 0& I(i,j)\&le;G_p\end{array}\right.---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

$I_{\mathrm{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\left\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\right[{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{\mathrm{ep}}\right)\left]\right\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right).$

6.一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于，所述系统包括：注意力集中区域确定模块、眼睛图像获取模块、瞳孔位置确定模块、注意力区域确定模块；

所述注意力集中区域确定模块，用以根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数；

所述眼睛图像获取模块用以获取眼睛图像；

利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔的方法；该方法利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔；

所述瞳孔位置确定模块用以确定瞳孔位置；

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_{ep}\\ 0& I(i,j)\&le;G_{ep}\end{array}\right.---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_p\\ 0& I(i,j)\&le;G_p\end{array}\right.---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

$I_{\mathrm{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\left\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\right[{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{\mathrm{ep}}\right)\left]\right\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right)$

所述注意力区域确定模块用以进行瞳孔跟踪确定注意力区域；首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

由于(x₀,y₀)是处于瞳孔在眼睛中央(这个中央是图1的A22区域)式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央，从而根据(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，r和θ,确认注意力区域。

7.一种用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于，所述系统包括：

所述注意力集中区域确定模块，用以根据瞳孔位置确定人的注意力集中区域；

所述眼睛图像获取模块，用以获取眼睛图像；

所述瞳孔位置确定模块，用以确定瞳孔位置；

所述注意力区域确定模块，用以进行瞳孔跟踪确定注意力区域。

8.根据权利要求7所述的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于：

所述注意力集中区域确定模块将瞳孔跟踪与多区域选择对焦窗口的方法相结合，将景物划分成3×3＝9个大区域；

对于瞳孔位置，只要进行横向左、中和右三个方位的判断以及纵向上、中和下方位的判断就能确定相应的注意力集中区域；

最后选择的对焦窗口为相应的注意力区域中M×N个像素的中区域；16≤M，N≤256且M，N＝2^k，K为整数。

9.根据权利要求7所述的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于：

所述眼睛图像获取模块利用相机自身的图像传感器和光学元件来跟踪瞳孔，利用取景器的光路对拍摄者眼睛成像；

单反相机增加一个红外光源、一片红外反光镜M1、一片对可见光高透过对红外光高反射的特殊玻璃M2和相应的简单控制和装配机构，即可利用数码相机中的图像传感器对拍摄者的眼睛成像；单反相机要求所用图像传感器能够对所用红外光源相应波段的红外光敏感；使用红外光源进行照明的目的是使获取眼睛图像对拍摄者取景没有影响，同时所获得的眼睛图像清晰度较高，以便提取瞳孔。

10.根据权利要求7所述的用于数码相机的瞳孔控制自动对焦系统，其特征在于：

所述瞳孔位置确定模块确定瞳孔位置的方法包括：

选定两个阈值G_ep和G_p，用式(1)和式(2)分别得到眼睛的二值化图像I_ep和瞳孔的二值化图像I_p；

$I_{ep}(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_{ep}\\ 0& I(i,j)\&le;G_{ep}\end{array}\right.---\left(1\right)$

$I_P(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(i,j)>G_p\\ 0& I(i,j)\&le;G_p\end{array}\right.---\left(2\right)$

为了去除所得图像中噪声和其他无用的眼睛信息，利用形态学操作中的腐蚀和膨胀，先腐蚀N1次，再膨胀N2次，然后再腐蚀(N2-N1)次；腐蚀指给图像中的对象边界添加像素，膨胀指删除对象边界部分像素；

$I_{\mathrm{ep}}^{\&prime;}={\mathrm{erote}}^{N_2-N_1}\left\{{\mathrm{dilate}}^{N_2}\right[{\mathrm{erote}}^{N_1}\left(I_{\mathrm{ep}}\right)\left]\right\}---\left(3\right)$

得到瞳孔的图像后可用式(4)求得其重心(x，y)；

$(x,y)=\&lsqb;\frac{\mathrm{\&Sigma;}i*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)},\frac{\mathrm{\&Sigma;}j*I(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}I(i,j)}\&rsqb;---\left(4\right)$

当拍摄者使用瞳孔跟踪模式时，首先获取拍摄者正视前方时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₀,y₀)，然后获取他拍摄时的眼睛图像并求得此时的瞳孔重心(x₁,y₁)；如果两次所得重心间的距离满足式(5)，式中r₀为一门限值，则认为瞳孔在眼睛中央；否则，用式(6)求得瞳孔偏转角θ即可判断拍摄者的注意力区域；

$r=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}<r_0---\left(5\right)$

$\mathrm{\&theta;}=arctan\left(\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\right)---\left(6\right).$