視線跟蹤系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、視線跟蹤是指通過提取出人的眼部特征來確定人眼的注視方向的一種技術(shù)。視線跟蹤技術(shù)是未來人機(jī)交互中非常重要的技術(shù)，能夠應(yīng)用在多種領(lǐng)域，如助老助殘、廣告分析、臨床醫(yī)學(xué)等。近年來視線跟蹤技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是在具體的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中還存在一些不足，具體有以下幾點(diǎn)：（1）一些視線跟蹤系統(tǒng)的使用條件苛刻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給使用者帶來了很大的不便；（2）在精度上無法達(dá)到實(shí)際使用的需求；（3）一些系統(tǒng)反應(yīng)慢，無法達(dá)到實(shí)時(shí)性的效果；（4）多數(shù)視線跟蹤系統(tǒng)需要使

2、用各種輔助設(shè)備，如多個(gè)攝像頭、紅外光源等，系統(tǒng)硬件成本昂貴。
　　為了解決上述問題，本文實(shí)現(xiàn)了一種單個(gè)相機(jī)的無紅外光源的的視線跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了基于閾值技術(shù)和橢圓擬合的虹膜中心定位的方法，這種方法能夠在普通的辦公室光照條件下準(zhǔn)確的定位虹膜中心，并且具有很好的穩(wěn)定性和幀率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的性能，降低了對(duì)硬件的要求；使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來映射人眼圖像和注視點(diǎn)，并對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、特征向量等進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，使系統(tǒng)不需要使用紅外光源

3、和多個(gè)攝像頭，降低了系統(tǒng)的硬件要求，減少了硬件成本，提高了系統(tǒng)跟蹤精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性。
　　本文主要的工作和研究成果有：（1）對(duì)眼睛圖像特征中的瞳孔定位算法進(jìn)行了研究，通過基于閾值技術(shù)和橢圓擬合的方法，準(zhǔn)確的定位出了眼睛虹膜中心，并提出一種基于梯度矢量的方法來定位瞳孔中心，這種方法能夠較準(zhǔn)確的檢測(cè)出人眼圖像的瞳孔中心；（2）對(duì)視線跟蹤算法進(jìn)行了研究，對(duì)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的視線跟蹤方法進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的跟蹤精度；（3