本文關(guān)鍵詞：頭盔式視線跟蹤技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：眼睛作為人體的視覺(jué)器官,是人類(lèi)感知外界信息和向外界表達(dá)內(nèi)心世界的重要工具,大腦中約80%的信息是通過(guò)視覺(jué)獲取的。視線是指人眼的注視方向,通過(guò)對(duì)人眼視線的跟蹤與定位可以獲得人類(lèi)對(duì)外界信息的感知及意圖。利用計(jì)算機(jī)對(duì)人的視覺(jué)過(guò)程進(jìn)行精確追蹤的視線跟蹤技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。隨著對(duì)視線跟蹤技術(shù)的深入研究,視線跟蹤的應(yīng)用也日益廣泛,其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋發(fā)展心理學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、商業(yè)廣告測(cè)評(píng)、娛樂(lè)、交通、軍事、人機(jī)交互等,具有非常好的應(yīng)用前景。本論文針對(duì)視線跟蹤技術(shù)存在的問(wèn)題,提出了一種頭盔式視線跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,允許頭部自由運(yùn)動(dòng),并具有很好的跟蹤效果。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的軟件算法進(jìn)行研究和優(yōu)化,主要算法包括：瞳孔提取算法、角膜反射亮斑提取算法、標(biāo)定算法和跟蹤算法。該系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.改進(jìn)了傳統(tǒng)視線跟蹤系統(tǒng)對(duì)人的限制：將眼部攝像機(jī)、場(chǎng)景攝像機(jī)和和紅外光源集成到頭盔上,三者保持相對(duì)靜止,因此頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)影響場(chǎng)景圖片與眼部圖片的映射關(guān)系,即不影響跟蹤精度。2.提高了算法精度：眼部攝像機(jī)獲取清晰眼部圖像,利用二值化、Canny算子、橢圓擬合等圖像處理過(guò)程精確定位瞳孔中心和角膜反射亮斑中心。3.提高了算法運(yùn)算效率,滿足實(shí)時(shí)性要求：算法采用非迭代方法,無(wú)需提前移除角膜反射亮斑,不對(duì)圖像作任何前期處理工作,同時(shí)對(duì)于角膜反射亮斑的提取,只對(duì)部分區(qū)域做處理,提高了運(yùn)算速度。本論文還對(duì)頭盔式視線跟蹤系統(tǒng)的誤差進(jìn)行計(jì)算,并分析各種因素對(duì)視線跟蹤精度的影響,最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)視線跟蹤的誤差進(jìn)行估計(jì)與計(jì)算。本文提出的頭盔式視線跟蹤系統(tǒng)在X方向和Y方向的平均誤差都在0.4。左右,處理速度23幀/s,滿足視線跟蹤系統(tǒng)的要求。最后針對(duì)視線跟蹤在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示領(lǐng)域的應(yīng)用,我們將視線跟蹤系統(tǒng)與頭盔顯示系統(tǒng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一套集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以利用視線跟蹤系統(tǒng)為頭盔顯示系統(tǒng)提供用戶的視線方向和用戶在場(chǎng)景中的感興趣區(qū)域,頭盔顯示系統(tǒng)可以根據(jù)視線跟蹤系統(tǒng)提供的用戶信息,將相關(guān)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息注冊(cè)到用戶的注視點(diǎn),實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的三維注冊(cè)、實(shí)時(shí)交互和虛實(shí)融合。并針對(duì)該應(yīng)用對(duì)頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),提出了一套設(shè)計(jì)方案,但是該方案還處于初步階段,還需要更進(jìn)一步的研究和論證。
【關(guān)鍵詞】：視線跟蹤 瞳孔提取 人機(jī)交互 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 頭盔顯示
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 視線跟蹤技術(shù)的研究意義10
• 1.2 視線跟蹤技術(shù)的應(yīng)用10-12
• 1.3 視線跟蹤技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 視線跟蹤技術(shù)的發(fā)展12-13
• 1.3.2 視線跟蹤技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)難題13-14
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)14-16
• 1.4.1 論文的研究?jī)?nèi)容14
• 1.4.2 論文結(jié)構(gòu)14-16
• 第二章 視線跟蹤的理論基礎(chǔ)及方法概述16-24
• 2.1 視覺(jué)系統(tǒng)生理結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 人眼運(yùn)動(dòng)與視覺(jué)注意理論17-19
• 2.3 視線跟蹤技術(shù)方法概述19-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 頭盔式視線跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)24-48
• 3.1 概述24
• 3.2 算法實(shí)現(xiàn)24-39
• 3.2.1 算法實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)介紹24-25
• 3.2.2 瞳孔-角膜反射亮斑差異向量提取算法25-35
• 3.2.3 標(biāo)定算法35-38
• 3.2.4 注視點(diǎn)實(shí)時(shí)跟蹤算法38-39
• 3.3 算法誤差分析39-47
• 3.3.1 誤差估計(jì)原理與計(jì)算39-44
• 3.3.2 視線跟蹤誤差產(chǎn)生的原因44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 頭盔式視線跟蹤系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用48-58
• 4.1 系統(tǒng)架構(gòu)48-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果50-54
• 4.3 視線跟蹤與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示54-57
• 4.3.1 系統(tǒng)集成原理54-56
• 4.3.2 頭盔顯示器光學(xué)設(shè)計(jì)56-57
• 4.4 小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-62
• 5.1 總結(jié)58-60
• 5.2 展望60-62
• 致謝62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 作者簡(jiǎn)介68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 李忠科;殷萇茗;;一種改進(jìn)的瞳孔中心估計(jì)方法[J];微計(jì)算機(jī)信息;2011年09期

2 張闖;遲健男;張朝暉;王志良;;視線追蹤系統(tǒng)中眼睛跟蹤方法研究[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2010年08期

3 趙新?tīng)N;左洪福;徐興民;;基于視線跟蹤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互[J];光電工程;2008年04期

4 閆蓓;王斌;李媛;;基于最小二乘法的橢圓擬合改進(jìn)算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

5 趙新?tīng)N;左洪福;任勇軍;;眼動(dòng)儀與視線跟蹤技術(shù)綜述[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2006年12期

6 苑瑋琦,馬軍防,狄文彬;基于主動(dòng)輪廓線的虹膜定位方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2003年34期

7 劉偉,袁修干;人的視覺(jué)-眼動(dòng)系統(tǒng)的研究[J];人類(lèi)工效學(xué);2000年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉瑞安;單攝像機(jī)視線跟蹤技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 楊彩霞;基于近紅外光源的非接觸式視線跟蹤技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2012年

2 劉濤;眼動(dòng)跟蹤技術(shù)的研究及優(yōu)化實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

3 李郝;人眼跟蹤與視線檢測(cè)算法研究[D];西華大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：307574