人眼盯視人機(jī)交互中頭部位置的自動(dòng)跟蹤控制.pdf

1、視線輸入人機(jī)交互是人機(jī)交互工程研究的一個(gè)重要方向。在人眼盯視人機(jī)交互中，頭部的前后運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致圖像大小變化從而影響視線判斷，以往的系統(tǒng)要求用戶頭部固定不動(dòng)，不符合人機(jī)交互的自然性要求。本課題主要研究人眼盯視人機(jī)交互中頭部前后位置的自動(dòng)跟蹤控制。 文中提出了通過(guò)自動(dòng)調(diào)整變焦鏡頭焦距，使人眼盯視人機(jī)交互中，用戶靠近和遠(yuǎn)離攝像機(jī)時(shí)，眼睛圖像能夠保持固定的大小，從而達(dá)到視線輸入方向判斷的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)人眼與計(jì)算機(jī)交互的理論分析，得到了頭部

2、前后運(yùn)動(dòng)對(duì)視線方向判斷的影響，提出了以圖像識(shí)別檢測(cè)得到的眼睛虹膜大小為依據(jù)來(lái)反饋控制變焦鏡頭調(diào)整焦距；提出利用自適應(yīng)方法獲取圖像的閾值，經(jīng)過(guò)圖像分割、多次投影、特征提取等技術(shù)獲取眼睛虹膜圖像，并通過(guò)相關(guān)算法獲取虹膜圖像的大??；結(jié)合變焦鏡頭的特點(diǎn)，根據(jù)虹膜圖像大小的變化量來(lái)決定變焦時(shí)間，改變變焦鏡頭焦距。最后，將人眼盯視人機(jī)交互系統(tǒng)與ET-18機(jī)器人進(jìn)行了有效的結(jié)合，以此作為該人機(jī)交互系統(tǒng)在機(jī)器人中的應(yīng)用。 本文在上述研究的基礎(chǔ)上

3、，設(shè)計(jì)了自動(dòng)變焦跟蹤控制系統(tǒng)，包括圖像采集和處理程序設(shè)計(jì)、上下位機(jī)串口通信設(shè)計(jì)、單片機(jī)解碼控制器軟硬件設(shè)計(jì)、自動(dòng)變焦跟蹤控制設(shè)計(jì)等。其中解碼控制器接收計(jì)算機(jī)控制信號(hào)并對(duì)變焦鏡頭進(jìn)行控制；計(jì)算機(jī)根據(jù)圖像處理得到的虹膜圖像大小信息來(lái)判斷并控制單片機(jī)系統(tǒng)變焦電路；上下位機(jī)通過(guò)串口通信傳遞控制信號(hào)。采用VC++6.0編制了圖像處理程序和上位機(jī)通信接口程序，采用匯編語(yǔ)言編制了下位機(jī)通信接口程序和變焦鏡頭控制程序。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了鏡頭可控制的最小變焦