基于双目立体视觉的实时控制系统的研究与实现

摘要

3D技术的产生和发展将人类带入了全新的立体时代，它是当前和未来相当长一段时间内备受推崇和重视的热点。目前，3D立体视觉主要集中在被动立体视频的制作和观赏，受众无法发挥其主观能动性，参与到三维影像世界。然而无论在军事、航空航天，还是民用等领域，都亟需高参与度的主动立体视觉技术的出现。
　　 本文提出了一种基于双目立体视觉的主动双目立体视觉系统，通过该系统用户可以根据兴趣实时的观赏到感兴趣区域的立体视频，充分发挥人的主观能动性。该系统的主要部分包括眼球跟踪、运动控制和现场立体视频采集。文章重点阐述了主动双目立体视觉系统中眼动跟踪模块和运动控制模块的设计。
　　 眼球跟踪得以实现主要依靠眼睛图像的采集和处理，以及跟踪参数(包括俯仰角和左右眼水平角)求取。本文通过图像预处理，提取感兴趣区域，消除包括睫毛、光源像点等干扰因素的影响，然后采取最大连通域的方法获取瞳孔信息，采用椭圆拟合方法获取瞳孔中心。提出了一种基于标尺的眼睛跟踪参数获取方法，并通过实验仿真验证了其精确性。
　　 眼球跟踪模块将眼球跟踪的到的参数转化成电机的驱动参数，通过电机运动实现现场双摄像头云台水平和俯仰方向上的运动，从而实现对人眼运动的模拟。
　　 针对视频采集中数据量大，影响实时性的问题，本文提出了基于MPEG-4标准的部分清晰策略，即在检测到瞳孔区域后，对视图进行对象分割，提取瞳孔部分，在接下来的跟踪过程中，对感兴趣区域分配较多的比特，其它区域分配较少的比特，从而在保证跟踪准确的情况下减少无用信息的处理时耗。