桌面式眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、人眼是人獲取外界信息的主要渠道，研究如何利用人眼獲取視覺信息進(jìn)行研究具有重要意義。當(dāng)前，人們主要使用眼動(dòng)跟蹤技術(shù)對(duì)其進(jìn)行研究，眼動(dòng)跟蹤技術(shù)應(yīng)用廣泛，其在醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、人機(jī)交互等方面都有很好的應(yīng)用前景。
　　當(dāng)前的眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)根據(jù)硬件上的不同，可以分為頭戴式眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和桌面式眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，本文主要對(duì)基于桌面式的眼動(dòng)跟蹤技術(shù)的原理及方法進(jìn)行分析，對(duì)其中的人臉和人眼的檢測(cè)及定位、虹膜中心定位以及人眼注視點(diǎn)的標(biāo)定等問題進(jìn)行了深入研究，主

2、要的研究?jī)?nèi)容以及成果如下:
　　1.人臉檢測(cè)和定位
　　本文中，我們使用的人臉檢測(cè)的方法是基于膚色模型和Adaboost算法:首先將采集到的圖片轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr顏色空間;然后利用每個(gè)像素的Cb、Cr值對(duì)圖像進(jìn)行分割處理，得到人臉的候選區(qū)域;最后在得到的人臉候選區(qū)域中使用Adaboost算法進(jìn)行人臉檢測(cè)。
　　2.人眼檢測(cè)和定位
　　首先總結(jié)了常用的人眼檢測(cè)和定位方法的優(yōu)缺點(diǎn)。改進(jìn)已有的算法，利用人眼區(qū)域相對(duì)于人臉

3、其他區(qū)域灰度值偏低的特點(diǎn)，計(jì)算獲取人眼候選區(qū)域，然后利用候選區(qū)域大小以及位置等信息，排除干擾區(qū)域，對(duì)人眼位置進(jìn)行定位。
　　3.虹膜中心定位
　　首先對(duì)眼圖進(jìn)行處理得到虹膜的邊界，然后使用最小二乘法對(duì)虹膜邊界進(jìn)行橢圓擬合，擬合成功之后，得到的橢圓曲線的中心坐標(biāo)即為虹膜中心。
　　4.人眼注視點(diǎn)標(biāo)定
　　人眼注視點(diǎn)標(biāo)定是眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它給出了人注視計(jì)算機(jī)屏幕時(shí)具體的坐標(biāo)位置。本文實(shí)現(xiàn)了基于映射關(guān)

4、系的注視點(diǎn)標(biāo)定方法:我們認(rèn)為眼圖中虹膜中心的坐標(biāo)位置和注視點(diǎn)的坐標(biāo)位置之間存在某種映射關(guān)系。在使用眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)之前，先讓用戶注視屏幕上的幾個(gè)特定點(diǎn)，獲取對(duì)應(yīng)時(shí)刻眼圖中的虹膜中心坐標(biāo)，計(jì)算得到注視點(diǎn)和虹膜中心坐標(biāo)的映射關(guān)系，之后，注視點(diǎn)的坐標(biāo)就可以利用這個(gè)映射函數(shù)計(jì)算得到。校準(zhǔn)過程中可能會(huì)有噪聲點(diǎn)的存在，如果直接拿這些帶有噪聲點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行映射函數(shù)參數(shù)的估計(jì)，可能會(huì)導(dǎo)致后面注視點(diǎn)標(biāo)定誤差變大，本文我們引入了隨機(jī)樣本一致性(RANSC)的方法