基于单目视觉的视线跟踪技术研究

发布时间：2017-07-17 22:29

  本文关键词：基于单目视觉的视线跟踪技术研究

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【摘要】：无人武器系统是武器装备发展的重要方向,人在回路的遥操作是未来相当长时期内无人武器的主要操控方式,受生理、心理因素影响手动操控效率较低,无法满足高时效性的战场需要。视线跟踪瞄准是一种新型的人机交互方式,借助人眼注视方向进行瞄准打击可以解放士兵的双手,大大提高士兵操控无人武器系统的效率。本文讨论的视线跟踪就是其中的最关键技术。采用基于瞳孔角膜反射的视线估计方法,构建了头戴式视线跟踪系统。通过人眼摄像机采集人眼图像,在Linux系统下结合OPENCV的开发语言进行算法编程,对人眼图像依次进行高斯滤波去噪、ROI区域提取和灰度化等预处理。基于灰度直方图确定自适应阈值并对灰度图二值化分割,采用Canny边缘检测方法提取瞳孔轮廓,结合总体最小二乘椭圆拟合算法确定瞳孔中心坐标。采用质心法获取普尔钦斑点中心坐标,并计算出二维偏移向量P-CR。以多项式函数的形式建立P-CR向量与注视点之间的映射关系,实现了人眼信息与注视点信息的转化,达到了人眼视线跟踪的目的。实验结果表明,视线跟踪定位准确率超过90%,为无人武器视线跟踪瞄准技术奠定了基础。
【关键词】：视线跟踪 瞳孔中心 普尔钦光斑 注视点 总体最小二乘法 多项式函数
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 研究目的及意义9-10
• 1.2 视线跟踪技术10-15
• 1.2.1 视线跟踪方法10-13
• 1.2.2 视线跟踪技术的应用13-14
• 1.2.3 视线跟踪技术的硬件实现14-15
• 1.3 国内外发展现状15-19
• 1.3.1 国外发展状况15-17
• 1.3.2 国内发展状况17-19
• 1.4 论文的结构安排19-21
• 第二章 视线跟踪原理与系统构建21-26
• 2.1 人眼结构及眼动方式21-23
• 2.1.1 人眼结构21-22
• 2.1.2 眼动方式22-23
• 2.2 视线跟踪原理23
• 2.3 视线跟踪系统构建23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 瞳孔与普尔钦斑点中心提取26-45
• 3.1 图像预处理26-28
• 3.1.1 图像平滑26-27
• 3.1.2 提取处理区域27-28
• 3.2 灰度图阈值分割28-30
• 3.3 边缘检测30-33
• 3.3.1 传统的边缘检测30-32
• 3.3.2 Canny算子边缘检测32-33
• 3.4 瞳孔中心定位算法33-38
• 3.4.1 椭圆拟合方法33-36
• 3.4.2 基于改进最小二乘法的瞳孔中心定位算法36-38
• 3.5 普尔钦斑点中心提取38-41
• 3.5.1 二值化图像38-39
• 3.5.2 普尔钦光斑中心计算39-41
• 3.6 图像处理算法的实现41-44
• 3.6.1 图像处理、计算机视觉与OpenCv41-42
• 3.6.2 OpenCv基本架构分析42-43
• 3.6.3 OpenCv函数实例43-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第四章 注视点标定45-51
• 4.1 标定流程45
• 4.2 标定原理及方法45-48
• 4.2.1 标定分类及原理45-46
• 4.2.2 标定函数和点数的选择46-48
• 4.3 基于最小二乘拟合的标定算法48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 实验及结果分析51-56
• 5.1 实验系统51
• 5.2 实验步骤与结果51-55
• 5.2.1 标定实验51-53
• 5.2.2 注视点估计实验53-55
• 5.3 实验结果分析及结论55
• 5.4 本章小结55-56
• 总结与展望56-57
• 参考文献57-61
• 附录61-68
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单68-69
• 致谢69

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3 赵新灿;左洪福;徐兴民;;视线跟踪技术研究[J];光电工程;2007年10期

4 方志刚;视线跟踪技术及其在多通道用户界面中的应用[J];系统工程与电子技术;1999年06期

5 胡琥;;视线跟踪技术及其在人机交互中的应用[J];黑龙江科技信息;2011年22期

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7 冯成志,沈模卫;视线跟踪技术及其在人机交互中的应用[J];浙江大学学报(理学版);2002年02期

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9 张昀;牟轩沁;;视线跟踪技术的图像质量主观数据库构建及其可视化[J];中国图象图形学报;2014年07期

10 谢晓方;时磊;陈青华;乔勇军;;基于改进MeanShift算法的视线跟踪技术[J];海军航空工程学院学报;2010年02期

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1 张昀;赵荣椿;赵歆波;周圆;郑江滨;;视线跟踪技术的2D和3D方法综述[A];第十三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论文集[C];2007年

2 白文涛;刘正捷;宁涛;窦赫男;;用鼠标模拟视线跟踪技术[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议（HHME2005）论文集[C];2005年

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1 刘瑞安;单摄像机视线跟踪技术研究[D];天津大学;2007年

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1 杨瑞;人机交互中视线跟踪技术的研究[D];西安电子科技大学;2015年

2 宫德麟;基于单目视觉的视线跟踪技术研究[D];北京理工大学;2016年

3 黄乔;视线跟踪技术与视线输入的人机系统研究[D];武汉理工大学;2008年

4 徐兴民;视线跟踪技术及其应用研究[D];南京航空航天大学;2007年

5 杨彩霞;基于近红外光源的非接触式视线跟踪技术研究[D];山东大学;2012年

6 黄亚勤;基于视线跟踪技术的眼控鼠标研究与实现[D];西华大学;2011年

7 郭晓波;基于视线跟踪技术的眼控鼠标系统研究[D];天津大学;2009年

8 蒋春燕;视线跟踪技术研究及其在人机交互字符输入中的应用[D];上海交通大学;2008年

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本文编号：554934