基于雙目立體視覺的視線跟蹤算法研究.pdf

1、視線跟蹤是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦腿藱C交互技術(shù)，相對于傳統(tǒng)方式具有更加自然、直接、人性化等優(yōu)點，在游戲娛樂、助老助殘、虛擬現(xiàn)實、智能家居、廣告分析等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。目前的視線跟蹤系統(tǒng)大多對用戶的頭部運動有所限制，需要借助紅外光源等輔助設(shè)備來保證跟蹤精度，系統(tǒng)搭建繁雜，成本昂貴。論文對自然光下能克服頭動限制的視線跟蹤技術(shù)進行研究，提出了一種基于雙目立體視覺的視線跟蹤算法方案，在自然光下提取眼動特征信息，并結(jié)合頭部姿態(tài)進行校正得到注

2、視點位置，實現(xiàn)對視線的實時準(zhǔn)確跟蹤。論文的主要研究工作如下：
　　①自然光下的眼動信息提取。首先對視頻圖像進行人臉檢測及跟蹤，結(jié)合五官分布特征及人眼區(qū)域灰度特點，采用先粗后精的方法分割人眼區(qū)域。針對自然光下人眼區(qū)域圖像的低對比度及光照不均勻的特點，提出了一種基于圓算子和灰度投影的虹膜中心定位算法，然后在進行像素預(yù)選后，采用 Harris角點檢測算法來提取內(nèi)眼角點，實現(xiàn)了對眼動特征點的實時準(zhǔn)確定位。
　　②頭部姿態(tài)估計。構(gòu)建了

3、以左右內(nèi)眼角點、左右嘴角點中點為特征點的頭部姿態(tài)模型，提出了一種基于特征點三維信息的頭部姿態(tài)計算方法。首先結(jié)合邊緣檢測和 Harris角點檢測算法定位左右嘴角點，然后根據(jù)立體視覺原理和雙目相機標(biāo)定得到的參數(shù)計算特征點的三維坐標(biāo)，最后根據(jù)三個特征點在三維空間中的幾何關(guān)系確定頭部的上下俯仰、左右偏轉(zhuǎn)角度，獲取頭部姿態(tài)。
　?、圩⒁朁c定位。首先根據(jù)內(nèi)眼角點與虹膜中心構(gòu)成的眼動向量與注視點的位置關(guān)系建立注視點映射模型，通過校準(zhǔn)得到該模型的

4、相關(guān)參數(shù)，然后根據(jù)檢測到的眼動向量初步計算出注視點位置?？紤]到頭部運動對注視點的影響，提出了一種注視點映射模型結(jié)合頭動補償?shù)淖⒁朁c定位方法，根據(jù)頭部的左右偏轉(zhuǎn)及上下俯仰角度對注視點位置進行校正補償。
　　論文在 VS2010平臺上對提出的視線跟蹤算法方案進行了驗證，驗證結(jié)果表明，頭部在一定范圍內(nèi)活動時，該方案仍能保證注視點的定位精度。后續(xù)課題組對論文提出的算法方案在嵌入式平臺進行了實現(xiàn)，結(jié)果顯示，該方案能夠滿足視線跟蹤系統(tǒng)對準(zhǔn)確性