视线跟踪关键技术研究及其在TI-DSP DM642上的实现与优化

摘要

视线跟踪技术是未来智能人机接口的关键技术之一，在一些工业控制、机器人学和临床医学上有着广泛的发展前景。非接触式视线跟踪对用户干扰小、交互性好，但算法实现复杂，一般的处理平台不能满足视线跟踪高实时性的要求。TI公司生产的C64系列芯片具有很强的并行处理能力和信号处理功能，是实现视线追踪技术的理想平台。 本文对视线跟踪若干关键技术进行研究，并在TI-DSP DM642上实现视线跟踪系统，具体研究工作如下： 1、在查阅国内外相关文献的基础上，对视线跟踪技术发展进程及研究现状做了综述。 2、对眼睛图像中瞳孔、光斑定位算法进行研究，结合自适应阈值自动提取算法，确定光斑及瞳孔边缘点位置，提出一种随机化椭圆拟合算法。 3、对视线跟踪技术的光学采集系统进行了研究，提出了一种眼睛跟踪与调光、变焦、聚焦相结合的CCD摄像机自动调节方法。在不同外部环境光强及用户不同使用位置情况下，CCD摄像机通过自适应调节，可实时跟踪眼睛并捕获到清晰眼睛图像，避免了人工调节的繁琐并提高了调节的准确性。 4、开发多线程校准程序，采用COM技术实现校准程序的实时性处理，解决由于个体差异、设备测量引起的误差问题。 5、充分研究DSP芯片硬件结构及DSP／BIOS内核功能，针对DSP RF5参考框架的组成和工作机制进行了探讨，根据RF5参考框架的开发思路，以ICETEK-DM642视频图像处理平台作为硬件工作环境，实现视线跟踪在TIDM642上的移植和优化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1视线跟踪研究的意义及价值

1.2视线跟踪技术研究现状

1.2.1国外研究简介

1.2.2国内研究简介

1.3视线跟踪技术综述

1.3.1视线跟踪技术的主要参数

1.3.2视线跟踪技术的硬件实现

1.3.3视线跟踪技术的关键问题

1.4本论文的主要工作和内容安排

第二章、PC端视线跟踪系统关键技术研究

2.1系统介绍

2.2自动聚焦

2.3校准

2.4眼睛特征检测

2.4.1自适应阈值提取

2.4.2光斑提取

2.4.3瞳孔边界点提取

2.4.4随机化椭圆拟合

2.5本章小结

第三章TMS320DM642处理器及开发平台

3.1 DM642多媒体处理器

3.2 TMS320DM642 EVM开发板

3.3 DM642视频端口

第四章基于DM642的视线跟踪系统实现与优化

4.1基于DSP/BIOS框架的程序设计

4.2视线跟踪系统移植

4.2.1变量的存取方式调整

4.2.2调整数据类型

4.2.3存储空间的分配

4.3在CCS上实现视线跟踪功能

4.3.1项目级优化

4.3.2 C语言级优化

4.3.3其它优化技巧

4.4存储器优化

4.4.1三级存储器系统

4.4.2 Cache优化策略

4.4.3 EDMA的使用

4.5本章小结

第五章结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢