[发明专利]基于眼动信息的视觉增强感知系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于眼动信息的视觉增强感知系统，主要包括眼动信息采集模块、眼动信息检测模块、系统标定模块、球机驱动模块。系统实施主要包括以下步骤：1)在标定屏幕上人工标定n²个点，设定这n²个点的坐标；2)使用红外摄像头采集对象注视标定点的人眼视频并对视频帧进行预处理；3)将预处理后的视频通过质心法获得瞳孔中心；4)计算标定点的坐标和瞳孔中心坐标的映射关系；5)每一次注视的瞳孔坐标使用映射关系映射为观察平面坐标；6)将观察平面坐标相对于坐标原点的偏移角度传入球机，驱动球机转动。本发明方法简单、眼动跟踪精度高，实现对人类视觉感知的增强。

技术领域

本发明涉及人体感知增强技术领域，特别是涉及一种基于眼动信息的视觉增强感知系统及其方法。

背景技术

近年来，随着电子科学、计算机技术、工程与自动化等领域的快速发展，有力地促进了人体感知增强技术的迅猛提升，国内外很多高校、研究机构均有相关领域的研究，如浙江大学吴朝晖团队、中国科学技术大学陈香团队、美国犹他大学Gregory Clark团队等。目前，人体感知增强技术已经在视频监控、智能交通、遥感测绘、智能家居、医疗等领域得到广泛的应用。

在感知增强技术中，视觉感知增强作为一种全新的人机交互方式，已经得到越来越多研究者的关注。所谓视觉感知增强是指通过分析视觉场景特征，将计算机生成的几何信息驱动外部设备，通过外部设备扩展人类视觉场景的广度与深度，加强人对世界的认知。由于视觉是一个涉及生理、心理的复杂过程，不仅仅和眼睛有关，还和大脑的推理、学习有关，判断的产生不仅需要观察结果，有时也依赖人的先验知识。在不确定的环境中快速锁定所要观察的目标对于人类来说常常是很简单的事情，然而对于计算机来说却存在一定困难。如何将人类目标快速搜索的能力与计算机有效结合，并在此基础上开发基于眼动信息的视觉增强感知系统具有很高的应用潜力与市场空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于眼动信息的视觉增强感知系统及其方法，目标检测速度快，方法简单。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于眼动信息的视觉增强感知系统，主要包括：

眼动信息采集模块，用于采集观测者注视具有标定点的场景图片的人眼视频，并对视频帧进行预处理；

眼动信息检测模块，用于根据眼动信息采集模块发送的眼动信息计算瞳孔中心在视频帧中的像素坐标；

系统标定模块，用于获得标定点坐标和瞳孔中心坐标的映射关系；

球机驱动模块，用以根据求得的观测现实物体所对应的偏移角度，驱动球机转动相应的角度，进行目标放大。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于眼动信息的视觉增强感知方法，包括以下步骤：

S1：在标定屏幕上人工标定n*n个点，设定所述n²个点的坐标；

S2：采集观测者注视具有标定点的场景图片的人眼视频，并对视频帧进行预处理；

S3：将预处理后的视频通过质心法获得瞳孔中心；

S4：计算所述标定点的坐标和瞳孔中心坐标的映射关系；

S5：将每一次注视标定点的瞳孔中心坐标利用映射关系映射为观察平面坐标；

S6：获得瞳孔中心与观察平面坐标所在面与标定屏幕之间的夹角以及瞳孔中心与标定屏幕原点所在面与标定屏幕之间的夹角的偏移角度，驱动球机转动相应的角度，进行目标放大。

在本发明一个较佳实施例中，步骤S1中标定n²个点组成矩形状，长边点间距为短边点间距的1.5倍。

在本发明一个较佳实施例中，步骤S2中采集人眼视频的方法为采用红外摄像头。