基于人眼空间位置的视线跟踪校正技术

发布时间：2017-03-20 10:13

  本文关键词：基于人眼空间位置的视线跟踪校正技术，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机科学技术与产业的飞速发展,计算机技术进入到各个领域。视线跟踪技术作为智能人机交互之一也越来越受到关注。早期的视线跟踪技术主要是应用在医学诊断以及心理学研究等方面,现在被应用到其他各个领域,比如,在人机交互中,基于视线跟踪的字符输入以及辅助绘画功能；在医学上,除了医学诊断和心理研究,行动不便的患者还可以利用视线跟踪技术控制周围的家用电器；在商业中,视线跟踪技术主要是应用在广告评估及网页测试方面,实现了广告和网页的最优化设计；在军事方面,视线跟踪技术可以进行精准的制导。作为人类获取外界信息的重要途径,视线跟踪系统也在智能人机交互中发挥着巨大的潜力,是科学界研究的一大热点。 虽然视线跟踪技术已经有了很大进步,具有很好的研究基础。但是,视线跟踪技术由于本身具有难以克服的难点,视线跟踪技术的应用仍有很大的阻碍。特别是目前大部分视线跟踪技术需要定标过程,给广大的用户带来了很大的不便,无需定标的视线跟踪技术精确度不高,需要进一步提高视线跟踪系统的自由度和精度,降低定标过程带来的复杂度和提高系统的实时性,所以一种无需定标的精度高的视线跟踪技术的研究具有非常大的意义。 针对上述问题,本文以将基于人眼空间位置的视线跟踪校正技术作为研究内容,对人眼注视特性中光轴和视轴的夹角随注视角度的变化特性进行了深入研究,并根据此变化特性提出了无需定标的视线跟踪算法,以进一步提高视线跟踪系统的自由度和精度,提高视线交互的易用性。论文的主要创新点如下所示： (1)基于双目相机中常用的视线跟踪技术,对算法中产生的误差与注视角度的关系进行分析,总结出了误差的区域特性,为系统的校正提供了理论基础。 (2)基于人眼的注视特性,对光轴和视轴之间角度的偏差进行分析,得出了光轴和视轴之间的角度偏差与注视角度之间关系的规律性,为视线跟踪系统的校正技术提供了理论基础。 (3)针对上述的光轴和视轴之间偏角特性的理论依据和误差的区域特性,提出了基于人眼空间位置的视线跟踪校正技术,在无需定标的情况下,根据人眼位置进行注视角度的误差校正,得到较为准确的视线方向或注视点。 本文提出的基于人眼空间位置的视线跟踪校正方法,省略了定标过程,该方法将原有需要人工参与才能提高精度和消除误差的定标过程交给了计算机自动校正,用户在使用时不需要配合系统的定标就可以直接进行视线的控制应用,节省了时间,大大改善了用户体验,具有很好的应用价值。
【关键词】：人机交互 视线跟踪 视线估计 双相机 标定 光轴视轴差 立体定位 注视特性 视差补偿
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• CONTENTS6-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 引言12
• 1.2 研究背景12-13
• 1.3 相关应用领域13-15
• 1.4 研究课题的提出15-16
• 1.5 论文研究的内容及结构16-18
• 1.5.1 研究内容16
• 1.5.2 论文结构16-18
• 第二章 人眼特性18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 系统设计依据18-22
• 2.2.1 人眼结构18-20
• 2.2.2 眼睛的运动特征20-22
• 2.3 人眼光轴和视轴偏角特性22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 摄像机标定方法研究24-35
• 3.1 引言24
• 3.2 双目视觉跟踪的系统架构24-27
• 3.2.1 双目视觉跟踪系统的硬件组成及选型24-26
• 3.2.2 双目视觉跟踪系统的整体构架组成26-27
• 3.3 摄像机模型27-29
• 3.3.1 图像坐标系27-28
• 3.3.2 成像平面坐标系28
• 3.3.3 摄像机坐标系28
• 3.3.4 世界坐标系28-29
• 3.4 摄像机标定29-34
• 3.4.1 摄像机标定模型29-31
• 3.4.2 基于2D平面标定板的张正友摄像机标定31-34
• 3.5 本章小节34-35
• 第四章 基于人眼空间位置的校正技术35-53
• 4.1 引言35
• 4.2 人眼特征参数提取35-40
• 4.2.1 人脸检测35-36
• 4.2.2 人眼定位36-40
• 4.3 人眼空间位置计算40-43
• 4.4 人眼注视特性的数据生成43-48
• 4.4.1 基于双相机的视线跟踪估计算法43-44
• 4.4.2 校正数据生成44-48
• 4.5 注视点估计误差计算及特征分析48
• 4.6 视线跟踪校正的仿真结果48-52
• 4.7 系统总体性能分析52
• 4.8 本章小结52-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间所取得的科研成果62-63
• 学位论文评阅及答辩情况表63

【参考文献】

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  本文关键词：基于人眼空间位置的视线跟踪校正技术，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：257617