基于眼球模型的视线估计方法研究

发布时间：2021-09-22 11:48

　　眼睛作为身体的器官之一,充当着非常重要的角色,大脑中百分之八十左右的信息都是通过眼睛来获取的。随着计算机视觉技术快速的发展,眼睛和视线之间的关系引起了科研人员的关注,于是视线估计技术也逐渐成为备受关注的研究方向。目前的人机友好交互、人类行为研究、虚拟现实、疲劳驾驶检测、眼睛疾病诊断以及市场营销和广告研究等方面都会用到视线估计技术。本文主要是对基于非球面的眼球模型的研究,首先对一个视线估计模拟框架进行了研究,然后提出了一种基于非球面眼球模型的视线估计方法。本文首先对德国一个研究机构提出的模拟眼动仪的软件框架系统进行了细致的研究,该框架主要建立了眼球模型,光源模型以及摄像机模型,框架产生一些模拟数据如人眼的反射光斑、瞳孔中心等特征点,然后利用特征点来计算人眼的视线落点。但是该框架在建立眼球模型时假设角膜是一个完美的球体,而人眼角膜并不是球面形状的,为了更贴近人眼角膜形状,将框架中的球面角膜修改为非球面形状,并创建了左右眼两个眼球模型,同时对产生模拟数据的方法进行了修改。通过非球面的一些性质以及一些数学定理验证了改进之后的框架所产生特征点数据的正确性。然后本文提出了一种基于非球面的三维眼球模... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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3一个实例。图1.2 电流记录法的视线估计实例（4）电磁感应法：麻醉被试者的眼球之后让其佩戴一个隐形镜片，这个隐形镜片上会装着一个探测线圈，通过检测线圈的感应电压就可以精确地测量眼睛的运动情况[15]。这种方法虽然会影响被试者的注视，眼睛会有不舒服的感觉，但是其精度比较高。图1.3 接触镜法的视线估计实例1.2.2 基于光学的视线估计方法计算机的普及和计算机技术的快速发展以及光学摄影记录设备的数字化，使得基于光学的视线估计技术成为了可能。随着人类对眼部运动特性的不断研究，出现了大量基于光学的视线估计方法。主要有巩膜-虹膜边缘检测法、瞳孔跟踪法、普尔钦图像法、瞳孔-角膜反射法（PCR）[16][17][18]。巩膜-虹膜边缘检测法利用人眼巩膜和虹膜的颜色差异比较明显，然后在眼球运动时提取它们的边缘特征，通过提取的眼动特征来检测人眼的运动方向，但是该方法限制了头部的运动

这种方法虽然会影响被试者的注视，眼睛会有不舒服的感觉，但是其精度比较高。图1.3 接触镜法的视线估计实例1.2.2 基于光学的视线估计方法计算机的普及和计算机技术的快速发展以及光学摄影记录设备的数字化，使得基于光学的视线估计技术成为了可能。随着人类对眼部运动特性的不断研究，出现了大量基于光学的视线估计方法。主要有巩膜-虹膜边缘检测法、瞳孔跟踪法、普尔钦图像法、瞳孔-角膜反射法（PCR）[16][17][18]。巩膜-虹膜边缘检测法利用人眼巩膜和虹膜的颜色差异比较明显，然后在眼球运动时提取它们的边缘特征，通过提取的眼动特征来检测人眼的运动方向，但是该方法限制了头部的运动，而且还会受到眼睑在竖直方向上的遮挡，因此一般只适合在水平方向上测量眼睛的运动情况。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于眼球结构的视线映射几何模型设计[J]. 郑思仪,王志良,张鹏翼.  系统仿真学报. 2012(03)
[2]一种新的基于瞳孔-角膜反射技术的视线追踪方法[J]. 张闯,迟健男,张朝晖,王志良.  计算机学报. 2010(07)
[3]视线跟踪技术及其应用[J]. 卞锋,江漫清,张红.  人类工效学. 2009(01)
[4]眼动仪和眼动实验法的发展历程[J]. 韩玉昌.  心理科学. 2000(04)

硕士论文
[1]基于桌面式视线跟踪系统的关键技术研究[D]. 王松.西安电子科技大学 2017
[2]聚光椭球面镜的研制[D]. 李卓霖.长春理工大学 2012
[3]基于3D模型的视线估计方法研究[D]. 岑坤昉.天津大学 2012
[4]眼动跟踪系统算法研究与实现[D]. 周嘉宾.西安电子科技大学 2010



本文编号：3403709