視線跟蹤定位技術(shù)建模.pdf

1、眼睛是人類賴以生存的重要器官之一。人眼不僅給人類提供外界信息，同時(shí)眼睛的活動(dòng)也反應(yīng)了人類的一些心理狀態(tài)。人們很早就展開(kāi)了針對(duì)人眼的視線跟蹤研究。視線跟蹤技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括心理學(xué)分析、醫(yī)療、軍事和娛樂(lè)等。因此，視線跟蹤的研究受到了國(guó)內(nèi)外廣大研究人員的關(guān)注。本文提出了一種基于回歸算法的單攝像機(jī)單紅外光源的視線跟蹤方法，并搭建系統(tǒng)對(duì)該方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析了系統(tǒng)精度的影響因素。
　　首先介紹了視線跟蹤技術(shù)的研究背景、發(fā)展以及現(xiàn)狀，綜述了

2、視線跟蹤的方法和原理。分析比較后，發(fā)現(xiàn)基于視頻圖像的視線跟蹤方法更加方便和精確，是視線跟蹤發(fā)展的主要趨勢(shì)。基于回歸的視線跟蹤方法，本文提出了一種基于單攝像機(jī)單紅外光源的視線跟蹤方法。
　　采用紅外光源、紅外濾光片、CCD攝像機(jī)、顯示屏、光學(xué)支架及頭部支架等設(shè)備，搭建了視線跟蹤系統(tǒng)。同時(shí)設(shè)計(jì)優(yōu)化了系統(tǒng)的軟件算法。系統(tǒng)軟件部分主要包括瞳孔提取算法、標(biāo)定算法以及注視點(diǎn)計(jì)算三個(gè)部分。本文提出的瞳孔提取算法不需要對(duì)眼部圖像做預(yù)處理便可提取出

3、瞳孔輪廓，具有較高的運(yùn)算效率。
　　最后，本文針對(duì)該視線跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量其注視點(diǎn)估算精度。實(shí)驗(yàn)分系統(tǒng)外界因素與系統(tǒng)內(nèi)部因素，分別討論了這些因素對(duì)系統(tǒng)精度的影響。系統(tǒng)外界因素包括人眼的不隨意微小運(yùn)動(dòng)及環(huán)境燈光亮度等因素;系統(tǒng)內(nèi)部因素包括眼部圖像清晰度、圖像處理算法以及回歸函數(shù)選取等因素。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于外界因素，在注視狀態(tài)下，人眼的不隨意微小運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)精度的影響不明顯，室內(nèi)照明燈光亮度的改變無(wú)法對(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生顯著性影響;對(duì)于系統(tǒng)

4、內(nèi)部因素，在硬件方面，提高系統(tǒng)眼部圖像拍攝清晰度有助于改善系統(tǒng)精度，從軟件算法方面分析，利用亞像素邊緣檢測(cè)技術(shù)也能在一定程度上提高系統(tǒng)的精度，標(biāo)定過(guò)程中回歸函數(shù)的選取也會(huì)影響系統(tǒng)精度，采用9參數(shù)回歸函數(shù)的系統(tǒng)精度優(yōu)于采用6參數(shù)回歸函數(shù)的系統(tǒng)。此外，對(duì)比研究了SMI兩款不同類型的眼動(dòng)儀，進(jìn)行了視線跟蹤實(shí)驗(yàn)。一般視線跟蹤系統(tǒng)X、Y方向的精度誤差范圍要求為0.5～2度，綜合分析本系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)滿足該要求，可以較為準(zhǔn)確的估算出注視點(diǎn)