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)是智能眼動操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)先進眼動操作系統(tǒng)作為高級人機交互應用的基礎和前提。視線跟蹤技術(shù)發(fā)展初期，采用的跟蹤方法對人干擾較大。近年來隨著機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)有的實現(xiàn)視線或注視點實時動態(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)強烈依賴標定映射平面，且只能得到二維視點信息；3D視線跟蹤技術(shù)頭部自由運動和高精度眼睛圖像跟蹤無法兼顧，且空間標定過程繁瑣復雜。針對目前存在的問題，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

3、格的三維表達。
　　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驗裝置，包括雙目相機和取景相機的選型及半透半反鏡和頭罩基體的制作，其設計滿足人類工效學原理。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標定、瞳孔邊緣點匹配及瞳孔所在圓平面空間姿態(tài)計算等過程。瞳孔邊緣點匹配基于極線約束匹配技術(shù)，分別采用基于相機投影矩陣和SURF+RANSAC圖像匹配