眼睛區域決策 (Eye Region Decision)

眼睛區域決策可分為三步驟，分別是局部取像、水平投影及垂直投影。局部 取像主要是先找出眼睛的大致範圍，再藉由水平投影及垂直投影的方法精確地找 出眼睛的位置，並去掉眉毛的區塊，將找出的眼睛影像重新調整成固定大小，本 論文之眼睛大小皆為 像素。由於雙眼通常呈現一致的狀態，當有打有瞌

睡的情形發生時，無論是左眼或是右眼皆是閉眼的情形，因此本研究預設右眼為 判斷眼睛開闔狀態之單眼影像。

3.4.1 局部取像(Area of Interest, AOI)

眼睛的位置位於人臉的上半臉中，眼睛的大小也與人臉有相對關係的比例。

根據此一特性，事先定義出眼睛的大致位置，對臉部進行局部取像，縮小找出眼 睛的範圍，可以大幅的減少計算量提高整體效率。將眼睛的寬度範圍定義介於 與 ，長度範圍介於 與 ，右眼的寬度範圍則是介於 與 ，左眼的寬度範圍 是介於 與 ，如圖 13 所示。許多研究所定義的範圍皆不盡相同，有些定義的

範圍較小較為嚴謹，適用於當偵測到的人臉是正臉沒有歪斜的情況之下，而本篇 研究所定義的寬度範圍為人臉寬度的

5

3

，此寬度為一個廣域的眼睛範圍。當人臉偵測的結果有歪斜的情形發

生時，眼睛的長度範圍也會隨之受到影響，會往左下斜或往右下斜，因此眼睛的 長度範圍會保留較多的空間，確保當人臉偵測於非正臉時仍能偵測得到眼睛，本 篇研究的長度定義為 、 。

17

圖 13、臉部局部取像

經由影像前處理所得的人臉影像，利用局部取像的概念可得到二值化後的單 眼黑白影像，圖 14。影像中除了有眼睛的部分，也有可能會包含眉毛的部分，

為了能排除掉眉毛的部分，本研究利用將利用水平投影的方式並運用分群的原理 去除眉毛的部分並得到精確的眼睛水平中心位置，最後再用垂直投影的方法得到 精確的眼睛垂直中心位置。

圖 14、二值化臉部局部取像

18

3.4.2 水平投影

水平投影的作法為對二值化影像裡的每一列(Row)，以水平方向累加其黑色 像素點的數量。假設 、 為影像大小的長和寬，利用式(5)即可求得水平投影之 影像。

∑ ，where y=1,…,n (5)

原始影像圖 15(a)經前處理過後可得到二值化單眼眼睛影像圖 15(b)，利用式

(5)計算完可得到圖 15(c)之水平投影影像，其中白色面積為投影完之結果。從圖 中可以發現，不論是開眼影像還是閉眼影像，投影量最大的地方恰為眼睛水平方 向的位置，且有明顯的群聚出現。影像中若有包含眉毛的部分，由圖中可觀察出 會有兩個較明顯的群聚產生，因此將眼睛 軸中心的位置定在下面較大群聚的地

方，便可排除掉眉毛的部分，得到如圖 15(d)之結果，可精確地找出眼睛的水平 中心位置。

圖 15、水平投影方法找眼睛水平中心位置

19

3.4.3 垂直投影

垂直投影的作法為對二值化影像裡的每一行(Column)，以垂直方向累加其黑 色像素點的數量。假設 、 為影像大小的長和寬，利用式(6)即可求得垂直投影 之影像。

∑ ，where (6)

確定了水平方向的位置，接著便是垂直方向位置的確定。利用式(6)可算出 垂直方向的垂直投影圖，得到如圖 16(c)之垂直投影影像，其中白色面積為投影 完之結果。從圖中可以發現，不論是開眼影像還是閉眼影像，投影量最大的地方 恰為眼睛垂直方向的位置，且具有一個明顯的群聚出現。因此將眼睛 軸中心的

位置定在投影量最大的地方，即可將眼睛垂直中心位置找出，得到如圖 16(d)之 結果，可精確地找出眼睛的垂直中心位置。

圖 16、垂直投影方法找眼睛垂直中心位置

20