[发明专利]一种基于角膜反射的非接触式视线追踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，主要涉及瞳孔检测与识别，椭圆拟合，多光斑的检测与提取，及三维空间几何映射等。

背景技术

人们的信息绝大部分是通过眼睛来获取的，正因为通过视觉获取的信息对人们的生活有重要意义，视觉方面的研究显得至关重要。随着科技的飞速发展，视觉跟踪日趋成为国内外专家学者研究的焦点。由于起步较晚和技术支持的局限性，视觉跟踪方面的研究仍处于萌芽状态，目前仍没有一种理想的方案能广泛地应用到日常生活中。

发明内容

针对现有的基于CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）摄像机的视线跟踪技术瞳孔提取不准确，人眼注视坐标定位不准确，以及对姿势限制过多等方面的不足，提出一种利用角膜反射原理，采用5组近红外光源(4组位于屏幕4个角，另1组位于CCD摄像机靠近光轴处)作为系统光源的基于单CCD摄像机的非侵入式视线跟踪技术。

本发明提供了一种基于角膜反射的非接触式视线追踪方法，

步骤1：人眼定位：

利用眼睛不同部位对红外光的反射和折射率不同，瞳孔对红外光的反射最弱，因而瞳孔在红外光的照射下呈黑色，而其他部分都不是黑色的特点定位人的眼睛；

步骤2：计算光斑坐标：

步骤2.1：首先根据经验阈值分割感兴趣区域图像，然后找出面积最大的五个光斑；

步骤2.2：利用质心法计算出五个光斑的中心坐标，同时利用光斑的相对位置进行检测，剔除假的光斑信息；图像中光斑面积小、亮度大、受干扰影响较小，采用圆模型处理，提取光斑区域质心位置；由前面得到的光斑阈值，在二值化图中粗定光斑中心(x_c,y_c)和初始半径r；

r=areapi---(3)]]>

式中area表示面积，pi表示圆周率，假定原图中光斑光强为二维高斯分布，通过最小化（3）式确定光强下降最快之处对应的r；

∫I(r+δ,xc,yc,θ)dθ∫I(r-δ,xc,yc,θ)dθ---(4)]]>

I(r，x，y，θ)为光斑边界点光强，δ=1，θ是由r,x,y确定的边界弧线角度；为防止丢失信息，取1.5-3.5r对应区域作为光斑区域，在此区域采用带权重的“质心法”计算光斑中心位置；

步骤2.3：如果有没有找到的光斑点，则用找到的光斑的坐标预测没有找到的光斑的位置，同时减小阈值，在预测区域搜索没有找到的光斑，重复进行直到找到光斑为止；

步骤3：瞳孔精确定位：