視頻圖像序列內(nèi)的視線(xiàn)跟蹤研究.pdf

1、眼睛是感知世界的重要器官，視線(xiàn)方向可以反映人們感興趣的點(diǎn)。視線(xiàn)跟蹤技術(shù)可以檢測(cè)出人類(lèi)眼睛的注視方向，得出興趣點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，關(guān)于視線(xiàn)研究技術(shù)的研究越來(lái)越多，一些視線(xiàn)跟蹤系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于人機(jī)交互領(lǐng)域。隨著研究的不斷深入，視線(xiàn)跟蹤技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)的可用性、廣告、包裝設(shè)計(jì)和汽車(chē)工程等領(lǐng)域也會(huì)有很大的發(fā)展空間。但是現(xiàn)有的視線(xiàn)跟蹤技術(shù)有限，視線(xiàn)跟蹤系統(tǒng)存在跟蹤精度較低、限制頭部運(yùn)動(dòng)、干擾性大的缺點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，論文對(duì)序列內(nèi)的視線(xiàn)跟蹤技術(shù)進(jìn)行

2、了研究，減小了對(duì)使用者頭部的限制，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
　　 論文的主要工作成果如下：
　　 (1)把頭部姿態(tài)估計(jì)方法與二維視線(xiàn)跟蹤方法結(jié)合，利用頭部姿態(tài)參數(shù)校正用于視線(xiàn)估計(jì)的面部特征點(diǎn)間的位置距離，減小因頭部發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)給視線(xiàn)跟蹤算法帶來(lái)的誤差。該方法既不需要輔助設(shè)備固定頭部，又提高了視線(xiàn)跟蹤的準(zhǔn)確度。
　　 (2)對(duì)用于視線(xiàn)跟蹤的頭部姿態(tài)估計(jì)算法進(jìn)行了研究，提出了一種三維頭部姿態(tài)估計(jì)方法。在該算法中，把頭

3、部看作圓柱體，頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)可以看作是圓柱體的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)不斷變換姿態(tài)參數(shù)，使得當(dāng)前的面部紋理與參照紋理相符合，此時(shí)的參數(shù)即為當(dāng)前圖像的頭部姿態(tài)參數(shù)。利用視頻圖像幀間頭部圖像變化較小的特點(diǎn)，利用前一幀圖像的頭部紋理估計(jì)下一幀圖像頭部的姿態(tài)，減少了計(jì)算量，提高了計(jì)算精度。
　　 (3)在邊緣定位方法中對(duì)亞像素技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。在視線(xiàn)跟蹤過(guò)程中，利用亞像素技術(shù)定位面部特征點(diǎn)(虹膜中心和外眼角)的亞像素位置；根據(jù)檢測(cè)得到的虹膜亞像素級(jí)邊

4、緣點(diǎn)，利用橢圓擬合方法精確定位虹膜亞像素中心點(diǎn)。該方法減小因二維面部圖像特征點(diǎn)定位不夠精確給視線(xiàn)方向估計(jì)帶來(lái)的誤差，提高了視線(xiàn)跟蹤的準(zhǔn)確度。
　　 (4)采用簡(jiǎn)單的頭部幾何模型，提前采集眼睛位于屏幕固定位置時(shí)的面部特征點(diǎn)，根據(jù)這些特征點(diǎn)組成的向量與視線(xiàn)方向之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，估計(jì)當(dāng)前頭部圖像中校正后的特征點(diǎn)向量的視線(xiàn)方向。該方法計(jì)算簡(jiǎn)單且能夠準(zhǔn)確估計(jì)視線(xiàn)方向，使序列內(nèi)視線(xiàn)跟蹤系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。實(shí)現(xiàn)了視頻序列內(nèi)視線(xiàn)跟蹤系統(tǒng)，驗(yàn)證