基于雙目立體視覺的自由空間視線跟蹤方法研究.pdf

1、視線跟蹤技術(shù)是智能眼動(dòng)操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)眼動(dòng)操作系統(tǒng)作為高級(jí)人機(jī)交互應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。視線跟蹤技術(shù)發(fā)展初期，采用的跟蹤方法對(duì)人干擾較大。近年來隨著機(jī)器視覺和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，利用視覺方法記錄眼動(dòng)并采用圖像處理方法分析視線方向的非接觸式視線跟蹤技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。
　　本文闡述了非接觸式視線跟蹤技術(shù)的發(fā)展歷程，介紹了現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)視線或注視點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤的非接觸視線跟蹤技術(shù)，包括2D視線跟蹤方法、3D視線跟蹤方法和基于3D模

2、型的視線跟蹤方法。指出2D視線跟蹤技術(shù)強(qiáng)烈依賴標(biāo)定映射平面，且只能得到二維視點(diǎn)信息；3D視線跟蹤技術(shù)頭部自由運(yùn)動(dòng)和高精度眼睛圖像跟蹤無法兼顧，且空間標(biāo)定過程繁瑣復(fù)雜。針對(duì)目前存在的問題，提出采用基于雙目立體視覺的自由空間視線跟蹤新方法。該方法基于雙目立體視覺測(cè)量模型，融合極線幾何約束，獲得精確的瞳孔中心及瞳孔所在平面的空間姿態(tài)，并定義“單只眼睛的瞳孔邊緣所構(gòu)成的圓平面中心點(diǎn)法線方向”為視線方向，該定義與通常的瞳孔角膜反射法不同，具有更嚴(yán)

3、格的三維表達(dá)。
　　首先，基于雙目立體視覺的自由空間視線跟蹤模型構(gòu)建自由空間視線跟蹤實(shí)驗(yàn)裝置，包括雙目相機(jī)和取景相機(jī)的選型及半透半反鏡和頭罩基體的制作，其設(shè)計(jì)滿足人類工效學(xué)原理。其次，基于雙目立體視覺的自由空間視線跟蹤模型的實(shí)現(xiàn)，即定義的視線方向的跟蹤。視線方向跟蹤部分主要包括雙目相機(jī)標(biāo)定、瞳孔邊緣點(diǎn)匹配及瞳孔所在圓平面空間姿態(tài)計(jì)算等過程。瞳孔邊緣點(diǎn)匹配基于極線約束匹配技術(shù)，分別采用基于相機(jī)投影矩陣和SURF+RANSAC圖像匹配