視線跟蹤定位技術建模.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，同時眼睛的活動也反應了人類的一些心理狀態(tài)。人們很早就展開了針對人眼的視線跟蹤研究。視線跟蹤技術應用領域廣泛，包括心理學分析、醫(yī)療、軍事和娛樂等。因此，視線跟蹤的研究受到了國內外廣大研究人員的關注。本文提出了一種基于回歸算法的單攝像機單紅外光源的視線跟蹤方法，并搭建系統(tǒng)對該方法進行實驗，分析了系統(tǒng)精度的影響因素。
　　首先介紹了視線跟蹤技術的研究背景、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?；诨貧w的視線跟蹤方法，本文提出了一種基于單攝像機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、顯示屏、光學支架及頭部支架等設備，搭建了視線跟蹤系統(tǒng)。同時設計優(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、標定算法以及注視點計算三個部分。本文提出的瞳孔提取算法不需要對眼部圖像做預處理便可提取出

3、瞳孔輪廓，具有較高的運算效率。
　　最后，本文針對該視線跟蹤系統(tǒng)進行實驗，測量其注視點估算精度。實驗分系統(tǒng)外界因素與系統(tǒng)內部因素，分別討論了這些因素對系統(tǒng)精度的影響。系統(tǒng)外界因素包括人眼的不隨意微小運動及環(huán)境燈光亮度等因素;系統(tǒng)內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)，對于外界因素，在注視狀態(tài)下，人眼的不隨意微小運動對系統(tǒng)精度的影響不明顯，室內照明燈光亮度的改變無法對系統(tǒng)精度產生顯著性影響;對于系統(tǒng)

4、內部因素，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技術也能在一定程度上提高系統(tǒng)的精度，標定過程中回歸函數(shù)的選取也會影響系統(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，對比研究了SMI兩款不同類型的眼動儀，進行了視線跟蹤實驗。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)的實驗結果，發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)滿足該要求，可以較為準確的估算出注視點