針對(duì)現(xiàn)有眼睛控制系統(tǒng)檢測(cè)瞳孔位置準(zhǔn)確度不高的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于橢圓擬合的改進(jìn)Hough變換算法的眼控系統(tǒng).首先,把PC機(jī)上的15個(gè)鍵盤(pán)的用戶界面輸出到本實(shí)驗(yàn)室自主研制的頭戴式顯示屏上;然后,通過(guò)攝像頭拍測(cè)試者的眼球圖像,把人眼圖像傳輸?shù)絇C機(jī)中,在PC機(jī)上采用瞳孔角膜反射方法以及改進(jìn)Hough變換算法對(duì)人眼圖像進(jìn)行處理并實(shí)現(xiàn)瞳孔定位;其次,依據(jù)測(cè)試者前期校正過(guò)程中所建立的人眼移動(dòng)、眨眼等特征與頭戴式顯示屏所呈現(xiàn)內(nèi)容之間的關(guān)系,采用眼球映射模型計(jì)算測(cè)試者的視線方向,判斷出測(cè)試者所看的鍵盤(pán)上的按鍵;最后輸出鍵盤(pán)按鍵所對(duì)應(yīng)的信息到文字顯示框或改變鍵盤(pán)界面狀態(tài).實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)檢測(cè)瞳孔位置的精度達(dá)到95%,能夠識(shí)別眨眼動(dòng)作且準(zhǔn)確通過(guò)瞳孔跟蹤實(shí)現(xiàn)眼睛控制鍵盤(pán)的功能,解決了現(xiàn)有眼睛控制系統(tǒng)瞳孔檢測(cè)精度不高的問(wèn)題,提高了瞳孔檢測(cè)的精度. 

【文章來(lái)源】：廣東技術(shù)師范大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,41(03)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

參數(shù)平面示意圖

眨眼是人眼運(yùn)動(dòng)跟蹤、眼球識(shí)別的最重要的動(dòng)作,合理獲取眨眼,有效地彌補(bǔ)眼球移動(dòng)功能性的不足.常用的眨眼檢測(cè)算法采用模板匹配算法,利用樣本庫(kù)中的閉眼模板和睜眼模板對(duì)眼部圖像進(jìn)行匹配.此算法的優(yōu)點(diǎn)在于準(zhǔn)確度非常高,適應(yīng)性好,適合在人臉圖像中檢測(cè)眨眼[16].缺點(diǎn)是太復(fù)雜,運(yùn)算速度慢,對(duì)硬件要求高,不適合本系統(tǒng)使用.由于本系統(tǒng)只需處理眼部圖像且眼部圖像清晰,因此本文提出一種簡(jiǎn)單有效的眨眼檢測(cè)算法.圖4 橢圓擬合的改進(jìn)Hough變換法的處理效果

其中(a,b)是圓心,r是半徑,將二維平面x-y上的圓轉(zhuǎn)換到三維立體面x-y-r參數(shù)空間,則圖像空間中過(guò)(x,y)點(diǎn)圓對(duì)應(yīng)參數(shù)空間中,高度r變化下的一個(gè)三維錐面,即在三維坐標(biāo)系中,一個(gè)點(diǎn)可以確定一個(gè)圓,見(jiàn)圖1所示.對(duì)于x-y平面的一個(gè)點(diǎn)(x0,y0),則對(duì)應(yīng)的由a、b、r組成三維空間的空間曲面.對(duì)于a-b-r平面的一個(gè)點(diǎn),則對(duì)應(yīng)的在x-y平面它是一個(gè)圓.由于圖像空間中經(jīng)過(guò)任意一點(diǎn)的圓對(duì)應(yīng)于參數(shù)空間中的一個(gè)三維錐面.因此,經(jīng)過(guò)圖像空間上同一圓上的點(diǎn),對(duì)應(yīng)的參數(shù)空間中的三維錐面,在r高度必然相交于一點(diǎn)(a,b,r).這樣通過(guò)檢測(cè)這一點(diǎn)可以得到圓的參數(shù),相應(yīng)的圓也可求得了.對(duì)于在x-y平面上的三個(gè)點(diǎn)(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),在a-b-r三維空間是對(duì)應(yīng)的三個(gè)空間曲面(此時(shí)a,b,r相當(dāng)于常量),圖像平面需要確定(a,b,r)三個(gè)參數(shù)的值.換言之,若知圓上的三個(gè)點(diǎn),就能通過(guò)計(jì)算以下公式確認(rèn)這三個(gè)參數(shù)的值.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于最小二乘法的橢圓擬合改進(jìn)算法研究[J]. 陳若珠,孫岳.  工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置. 2017(02)
[2]多姿態(tài)眼球中的瞳孔定位算法[J]. 王先梅,楊萍,王志良.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2011(08)
[3]基于Hough變換的圓檢測(cè)方法[J]. 朱桂英,張瑞林.  計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2008(06)
[4]基于二階梯度圖的Canny檢測(cè)邊緣修補(bǔ)方法[J]. 李學(xué)勇,路長(zhǎng)厚,李國(guó)平.  光電子.激光. 2007(03)

碩士論文
[1]基于因特爾感知計(jì)算技術(shù)的眼球追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉亮.東南大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3209844