基于融合星射线法和椭圆拟合法的瞳孔定位方法及其应用研究

摘要

眼控技术是人机交互的一个重要研究领域，广泛应用于用户研究、医疗事业、户外广告分析、电梯广告分析、虚拟现实等领域，有非常重要的应用研究价值。本文章首先针对眼球在正常转动中会发生着眼睑遮挡瞳孔而导致影响着瞳孔定位的精度和稳定性的问题，提出了一种新的基于眼球模型的瞳孔定位算法。然后，基于所提出的瞳孔定位算法开发了一个眼控鼠标软件并进行实验评估。主要的研究内容如下:
　　(1)提出了一种新的瞳孔定位算法，首先采用改进的星射线法提取瞳孔边缘轮廓，接着根据眼球模型和瞳孔位置判断是否存在眼睑遮挡情况，如果不存在，则定位结束。如果存在，提出了一种改进的椭圆拟合算法进行第二次定位，并实现对瞳孔参数的修正。从而在保证效率的同时，对眼睑遮挡情况进行精确瞳孔定位。实验表明，所提出的算法有良好的定位效果。
　　(2)基于新的瞳孔定位算法和视线跟踪技术的理论基础，开发了一款眼控鼠标应用软件。由该应用软件和the eye tribe眼动仪组成的新型人机交互系统可以代替传统鼠标，用户可通过特征点（人的注视点）运动来控制光标的移动并且能够进行眨眼检测。测试结果表明系统的鲁棒性和视线跟踪性能良好，所开发的软件有一定实际意义和应用价值。

目录

声明

摘要

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 相关工作研究

1．2．1 瞳孔定位的相关研究

1．2．2 视觉跟踪技术的相关研究

1．3 研究内容

1．4 论文的组织结构

第二章 眼控鼠标研究的相关技术

2．1 瞳孔定位

2．1．1 图像二值化

2．1．2 图像降噪

2．1．3 瞳孔定位算法分析

2．2 视线跟踪

2．2．1 研究现状

2．2．2 发展趋势

2．3 本章小结

第三章 基于融合星射线法和椭圆拟合法的瞳孔定位研究

3．1 引言

3．2 相关工作

3．3 基于融合星射线法和椭圆拟合法的瞳孔定位研究

3．3．1 眼球模型与参数估计

3．3．2 遮挡情况下瞳孔的检测与参数修正

3．4 实验结果与分析

3．4．1 实验对比

3．4．2 实验结果

3．5 本章小结

第四章 基于新瞳孔定位算法的眼控鼠标系统设计

4．1 引言

4．2 系统结构

4．3 眼控鼠标软件设计

4．3．1 系统流程图

4．3．2 注视点校准模块

4．3．3 瞳孔检测和瞳孔定位与模型化模块

4．3．4 控制光标移动模块

4．3．5 眨眼检测模块

4．4 实验

4．4．1 软硬件平台介绍

4．4．2 实时性系统实验

4．4．2 眨眼检测实验

4．4．3 眼控鼠标性能测试

4．5 本章小结

5．1 论文工作总结

5．2 工作展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文情况