[发明专利]基于可见光源和摄像头的人类眼动测算方法

说明书

基于可见光源和摄像头的人类眼动测算方法属于计算机人工智能技术领域。目前各个学校都希望通过学生的眼睛注视区域来辅助估算课堂中的兴趣点或评判教师的课堂效果，但是市面上对学生眼动跟踪的设备大多需要进行单独购买相关专用配件并且部署在每个学生面前，价格昂贵，且不易保管，而且数据汇总也需要从各个终端单独获取，这样造成了教师或操作者的工作步骤增加，数据采集易出现错误，部署周期长，原本辅助性质的系统变成耗费更多精力和人力的系统。基于可见光源和摄像头的人类眼动测算方法，其系统特点在于：能够节约眼动采集设备的经费投入，能够降低系统部署的难度，便于数据的统一采集，不会对被采集者造成视觉和心理压力。

技术领域

本发明属于计算机人工智能技术领域。

背景技术

目前，在人类眼动测算领域，进行实验的物理成本较高：测算系统需要通过专用设备采集，甚至需要可穿戴设备进行辅助，极大的增高了非高精度实验环境的成本投入，尤其在具备大批量被测人员同时进行实验的场景下，进行简易且准确度相对高的方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于降低简单场景下的测算成本，通过常用设备对人眼角度、人眼转动路径和感兴趣区域标记。

基于可见光源和摄像头的人类眼动测算方法，其特征在于，是一个基于可见光源和摄像头的人类眼动测算系统依照以下步骤实现：

步骤(1)，构建一个基于可见光源和摄像头的人类眼动测算系统，其中包括：图像采集摄像头、可见光源、安装有基于可见光源和摄像头的人类眼动测算软件的计算机，以下简称计算机；

图像采集摄像头为：带有基本图像采集功能的，分辨率RP大于等于2048*1080像素的，可与计算机相连，实时向计算机传送图像数据的摄像头；

可见光源为：圆形LED但不限于LED的可见光源，光通量为80～540流明，且亮度可以通过脉冲信号或电阻开关控制；

计算机包括：人脸识别模块、人脸角度计算模块、距离检测模块、亮度检测模块、人眼追踪模块、人眼角度模块，其中；

人脸识别模块，所述功能包括：人脸特征点检测、人脸特征点追踪、人脸特征点距离计算、部分特征点被遮挡时的数值还原、人脸检测结果矩形标记绘制，人脸特征点矢量输出；

人脸角度计算模块，所述功能包括：人脸正对摄像头水平方向的0至90度检测、人脸正对摄像头垂直方向的0至90度检测；

距离检测模块，所述功能包括：计算出人脸识别模块绘制的人脸矩形标记与模块内置模型的方差、通过距离因子乘积计算摄像头和被识别人脸间的距离；

亮度检测模块，所述功能包括：将所采集图像转化成二值图像，标记像素为255的区域简称高亮区域和值为0的区域简称阴影区域，对所采集图像进行灰度处理、对比度处理，并将结果返回；

人眼追踪模块，所述功能包括：对摄像头可视范围内的最近的平面距离的人脸中的人眼进行初始化、定位和跟踪；

人眼角度模块，所属功能包括：计算当前被检测人脸中的眼球相对人脸转动的水平和垂直方向上的角度；

步骤(2)，所述基于可见光源和摄像头的人类眼动测算系统设备初始化：

步骤(2.1)，将所述基于可见光源和摄像头的人类眼动测算系统中的摄像头置于被测算者前方，距离范围在50cm-300cm之间，摄像头与地面垂直距离为h_c，该摄像头与被测人脸之间不能有遮挡物；

步骤(2.2)，将圆形可见光源置于被测算者眼部以下，距离被测算者前方50-100cm之间；

步骤(2.3)，所述基于可见光源和摄像头的人类眼动测算系统软件初始化：