[发明专利]一种三维空间下注视点轨迹多维度比较方法

权利要求书

1.一种三维空间下注视点轨迹多维度比较方法，其特征在于包括如下步骤：

1)两组眼动数据输入：为两名受试者佩戴上搭载SMI高性能眼球追踪模块的HTC-VIVE虚拟现实头戴式显示器，两名受试者在Unity3D虚拟场景中进行观察；通过SMI配套的相关API对两名受试者在观察中每一帧的视觉焦点进行记录，形成两组眼动数据；

2)两组眼动数据滤波：选择除了两组眼动数据起始焦点和结束焦点的其余所有视觉焦点，对于任一视觉焦点i，计算焦点i到相邻两个视觉焦点的速度和v_i，v_i＝D/△t，其中D为相邻两视觉焦点之间的空间欧氏距离，△t为两个视觉焦点产生的时间间隔；若v_i大于滤波阈值，则定义视角焦点i为异常点，舍去；

3)注视点轨迹生成：针对滤波后的视觉焦点，首先设定一个速度阈值和夹角阈值，对于相邻的视觉焦点如果从一点到另一点的速度小于速度阈值范围，且夹角小于夹角阈值，则将这两个视觉焦点合并形成一个注视点；顺序连接注视点形成注视点轨迹；

4)轨迹矢量匹配：对于注视点轨迹使用坐标序列、矢量序列以及持续时间序列表达，其中坐标点序列为注视点在三维空间中的坐标；矢量序列为每个注视点指向下一个注视点的矢量集合；持续时间序列代表每一个注视点在受试者观察过程中的持续时间，使用Dijkstra最短路径算法对两条轨迹矢量序列进行匹配；

5)多维特征比较：对轨迹矢量匹配后的注视点轨迹从注视位置、扫视长度、扫视方向、扫视转角和注视时间五种特征维度进行比较，得到每个特征维度的相似度；对五个不同特征的相似度分配权重，进行加权求和，得到两条注视点轨迹的相似度。

2.根据权利要求1所述的三维空间下注视点轨迹多维度比较方法，其特征在于，所述的滤波阈值设为扫描路径平均扫视速度的5倍；使用路径生成时间除视觉焦点个数得到整条扫描路径的平均扫视速度

3.根据权利要求1所述的三维空间下注视点轨迹多维度比较方法，其特征在于，所述的△t为采样频率的倒数；采样频率设定为24Hz，△t为1/24。

4.根据权利要求1所述的三维空间下注视点轨迹多维度比较方法，其特征在于，所述的速度阈值设为持续时间3帧；夹角阈值为10°。

5.根据权利要求1所述的三维空间下注视点轨迹多维度比较方法，其特征在于，所述的轨迹矢量匹配是对一条注视轨迹所有矢量求出与另外一条轨迹每个矢量关于长度和前进方向的相似度，根据公式计算相似度邻接矩阵，其中u_i为路径1当中的注视点，v_j为路径2中注视点，得到邻接矩阵，其中每一个元素为对应一个节点；根据Dijkstra算法得到最短路径，在前进方向按照从左往右，从上往下的顺序进行计算最短路径节点。

6.根据权利要求1所述的三维空间下注视点轨迹多维度比较方法，其特征在于，所述的注视位置是指匹配注视点之间的空间位置差值，基于欧式距离计算扫描路径位置相似性度量；

所述的扫视长度用来比较相互配对的两个矢量模的差值，是扫视振幅上的相似性度量；计算得到的相似性度量值按较长矢量段长度进行归一化处理；

所述的扫视方向是计算相匹配矢量的空间夹角，是一种基于形状的相似性度量；相似性计算结果进行归一化处理；

所述的扫视转角是计算同一扫描路径中连续二个矢量连接点处矢量方向的变化，并与配对矢量方向变化做差值；相似性结果同样按进行归一化处理；

所述的注视时间是指匹配的二个注视点在注视时间上的差异，是基于时间范畴的相似性度量；用圆锥表示的注视点含时间属性，其底面直径大小表示注视时间的长短，相似性计算值按较长时间点做归一化处理。

7.根据权利要求6所述的三维空间下注视点轨迹多维度比较方法，其特征在于，所述的注视位置分配0.4权重，其余0.6的权重在扫视长度、扫视方向、扫视转角和注视时间均匀分配，各得到0.15的权重。