眼动仪与视线跟踪技术综述

文章在回顾视线跟踪技术的研究历程基础上,定义了视线跟踪的基本概念和参数。分析了六种主要视线跟踪技术原理,比较了每种技术的优、缺点。介绍了眼动仪硬件设备的研制和发展状况,对比了几种主要的眼动仪性能。最后,探讨了视线跟踪数据的处理软件和方法,并对视线跟踪技术的应用前景进行总结和展望。

单摄像机视线跟踪

提出一种能对环境光强变化、用户头部位置变化自动适应的视线跟踪方法,减少了视线跟踪系统对使用者的头部限制。改进了视线跟踪算法:依据直方图,给出了一种自适应阈值提取方法;依据瞳孔边界点的灰度信息、梯度信息及瞳孔边界曲线的平滑信息综合判据,给出了一种提取瞳孔边界点的一维算法;给出了一种随机化椭圆拟合算法;讨论了去除眼皮、眼睫毛及光斑干扰的方法。实验结果验证了算法的有效性。

一种可克服头动影响的视线跟踪系统

本文提出一种基于单目摄像头和四红外光源的视线跟踪系统.通过四个红外光源在眼睛角膜上产生的四个光斑的中心与瞳孔中心建立新型的瞳孔角膜反射向量,该向量对头部运动具有较好的鲁棒性;此外通过设定感兴趣区域提高人眼定位速度,利用模板匹配与凸包方法精确定位瞳孔中心,并采用点匹配法正确识别光斑中心,确保了视线跟踪的实时性和精度.实验结果证明该系统较好地解决了视线跟踪精度不高和头部运动受限的问题,并且满足实时性要求.

视线跟踪系统中CCD摄像机的自适应调节

分析了视线跟踪系统中光源、摄像机、眼睛角膜及光斑的几何位置关系,提出了眼睛跟踪策略和一种调光、变焦、聚焦相结合的CCD物镜自动调节方法。对捕获图像进行处理,依据图像灰度均值控制光圈,以适应外部环境光强变化;利用SMD算子大步幅快速粗聚焦,提取图像中光斑信息控制云台瞄准、跟踪眼睛,并进行变焦控制,可在用户头肩图像中自动定位眼睛,适应用户头部位置变化;在眼睛区域自动确定检测窗,在检测窗内使用FSWM聚焦算子判断图像清晰度,实现自动聚焦。若图像中能提取瞳孔信息,则依据瞳孔边缘梯度均值实时调整聚焦。实验表明,在不同外部环境光强及用户在不同使用位置情况下,CCD摄像机通过自适应调节,可实时跟踪眼睛并捕获到清晰眼睛图像。

视线跟踪技术及其在人机交互中的应用

人们在观察外部世界时眼睛总是与其它人体活动自然协调地工作 ,并且眼动所需的认知负荷很低 ,人眼的注视包含着当前的任务状况以及人的内部状态等信息 ,因此眼注视是一种非常好的能使人机对话变得简便、自然的候选输入通道 .本文介绍了视线跟踪的基本手段、方法和技术 ,对视线跟踪作为人机交互通道所具有的特点进行了讨论 。

视线跟踪技术研究

利用跟踪角膜反射-瞳孔中心的技术,构建了头部静止和头部自由运动两套视线跟踪系统,实时获取用户注视点的信息,通过电磁式位置跟踪器和共面彩色四点位置跟踪算法较好地解决了用户头部小范围运动问题,并且对系统的误差进行了详细分析。实验验证结果表明,头部静止视线跟踪系统实时跟踪误差小于1°,头部自由运动视线跟踪系统实时跟踪误差小于1cm,达到了良好的视线跟踪效果,为视线跟踪技术与人机交互设备的集成和广泛应用奠定了良好的基础。

视线跟踪过程中变形瞳孔的定位

在视线跟踪过程中,变形瞳孔的定位至关重要。针对眼部图像出现干扰情况下的变形瞳孔定位,该文提出了一种基于3点的随机采样一致性定位算法RANSAC_3,即利用随机采样到的2点(以及它们的梯度方向)和搜索获得的1个点来确定椭圆参数。由于该算法在确定参数时只需随机采样两个点,从而大大降低了采样到干扰点的几率,利用搜索到的第3点来决定是否对当前点进行参数计算,有效地解决了标准随机采样一致性定位算法中的无效采样和误差累积问题,提高了椭圆拟合效率和瞳孔定位精度。实验证明,该算法对变形瞳孔具有很好的定位效果,对光斑、睫毛、头发、眼镜框以及眼球运动模糊的引起的干扰具有较强的鲁棒性,并且定位速度快,可以达到实时要求。

基于视线跟踪和手势识别的人机交互

提出一种新的基于视线跟踪和手势识别的交互方式用于远距离操作计算机。系统通过摄像头采集用户的图像,利用图像识别算法检测人眼和手指的位置,由人眼和指尖的连线确定用户指向屏幕的位置,通过判别用户手势的变化实现各种操作,达到人机交互的目的。实验结果表明,该交互方式可以较好地定位屏幕和判断用户的操作,实现自然、友好的远距离人机交互。

非接触动态实时视线跟踪技术

视线跟踪技术是智能眼动操作系统的关键技术,是实现先进眼动操作系统作为高级人机交互应用的基础和前提。较为完整地阐述了非接触式视线跟踪技术的发展历程,并详细介绍了现有的实现视线或注视点实时动态跟踪测量的非接触视线跟踪技术,包括2D视线跟踪方法、3D视线跟踪方法和基于3D模型的视线跟踪方法。通过分析和比较现有的三类方法的最新进展,介绍了视线跟踪技术目前面临的科学问题,提出了基于双目立体视觉的头戴式自由空间视线跟踪测量方法,指出了视线跟踪技术应满足基于眼动操作系统的智能人机交互方法向自由空间操作发展的需求,朝着高精度、易配置、更大视线活动范围的自由空间视线测量方向发展。

视线跟踪技术在网络教育资源界面设计中的应用个案及启示

教育软件人机交互的自然性将直接影响学习者的学习体验和学习参与度,如何进行有效的教育软件人机界面设计,使设计出来的教育软件能够激发学习者的学习兴趣和动机,并能够使学习者发生沉浸性学习是一个很值得探讨的问题。本文通过视线跟踪技术在网络课程原型界面设计中的可用性测试个案,探讨了如何利用视线跟踪技术的方法和策略优化软件开发流程中阶段产品的可用性水平。研究结果表明,无学习者参与的教育软件设计是不完善的,虽然学习者不如设计者和开发者具有丰富的经验,但他们会从自身的需求、兴趣和使用感受出发提出一些设计者所注意不到的问题,这使得设计出来的产品更能符合绝大多数人的使用习惯。较之传统的问卷调查和访谈等方法,视线跟踪技术可以更好地帮助设计者和开发者理解使用者是如何在界面上搜寻他们要找的目标链接或信息的,借此更好地了解用户期望和感受,为界面设计提供质的和量的改进依据。

车辆模拟行驶中视线跟踪技术的实现

根据道路的几何构造特点 ,建立了车辆模拟行驶中驾驶员视点位置的几何模型 ,介绍了视线跟踪的概念。基于 Open GL库函数和 Windows系统函数提出了一种简便而实用的思路来实现三维模拟行驶中的视线跟踪 ,并根据此方法设计了车辆模拟行驶的运行平台。

视线跟踪系统光源位置与视线分辨参数关系研究

为实现红外电视法视线跟踪人机交互系统工作参数自适应标定,通过对人机交互空间各组成部分相互关系的分析,提出一种视线分辨角和方向角检测视线方向的方法,并建立起系统模型。利用建立的模型和提出的方法进行了仿真实验,重点研究了眼睛注视交互界面上不同目标时,视线分辨参数在光源不同位置情况下的变化规律。试验结果表明,光源在交互界面中下方时视线分辨率较高,有利于检测视线方向,提出的方法为研究视线分辨参数与其它因素间的关系提供了新思路。

视线跟踪法——网络用户信息行为研究的新方法

首先总结了信息行为研究领域内常用的几种研究方法及各自的特点,然后介绍了一种新的研究方法——视线跟踪法,并对该方法的原理、应用情况以及国外一些学者基于该方法研究信息行为所取得的一些学术成果做了介绍,同时还归纳出了一个通用的实验程序以及实验过程中需注意的问题。最后笔者总结了该方法的优缺点,并对其未来发展提出设想。

基于3D人眼模型的视线跟踪技术综述

针对基于3D人眼模型的视线跟踪技术进行了综述.首先对视线跟踪技术及其常见应用进行了概述;然后简单阐述了现有视线跟踪方法及其分类;重点分析基于3D人眼模型的视线跟踪方法,并根据硬件配置的不同,将基于3D人眼模型的方法分为单摄像头无光源、单摄像头单光源、单摄像头多光源、多摄像头多红外光源及基于RGB-D摄像机5类进行概述,对比分析了现有的基于3D人眼模型的视线跟踪技术;最后对基于3D人眼模型的视线跟踪技术的难点及发展趋势进行了简单的分析与总结.

头部自由运动的视线跟踪方法

利用共面4彩色标志点跟踪算法和跟踪角膜反射-瞳孔中心的技术,基于模型和特征相结合的跟踪思想,通过实时稳定地跟踪角膜反射点及用户的瞳孔中心,构建了头部自由运动的视线跟踪系统,实时获取用户注视点的信息,较好地解决了用户头部小范围运动问题。对系统误差的分析结果表明,头部自由运动的视线跟踪系统实时跟踪误差小于1 cm,达到了良好的视线跟踪效果,为视线跟踪技术与人机交互设备的集成和广泛应用奠定了良好的基础。

视线跟踪系统中的眼角点精确定位方法

在视线跟踪系统中,提出了一种以眼角点为参考点来计算人眼注视方向和位置的新方法。该方法中以动点和参考点的差值来计算人眼的注视方向和位置。动点采用虹膜中心,因为它可以准确反映眼球的变化。参考点采用眼角点,因为眼角点在人脸上是个非常稳定的点,人脸表情的变化基本上不会引起它的位置变化。该方法克服了过去以mark点或普尔钦斑点为参考点的缺点,不需要使用者在脸上做mark点,而且允许人脸在小范围内偏转。实验证明,该方法中自动定位眼角点快速准确,可以很好地解决视线跟踪系统中眼睛相对运动距离的问题。

视线跟踪技术及其应用

本文介绍了研究、应用视线跟踪技术的必要性,回顾了视线跟踪技术的研究历程,概述了主要的视线跟踪技术及其原理,比较了各种视线跟踪技术的优缺点。重点探讨了当前常用的基于视频的瞳孔-角膜高光向量法的原理和技术,并介绍了视线跟踪技术的研究方向和发展趋势。最后对视线跟踪技术在人机交互、智能机器等领域的应用前景进行了介绍和展望。

基于视线跟踪技术的眼控鼠标

利用基于图像处理技术的视线方向识别、跟踪方法,通过近红外光线在眼睛角膜反射产生的光斑和瞳孔中心的位置关系来确定视线方向,推导出人眼在计算机屏幕上的注视点,进而实现人眼对鼠标的定位与操作,其在显示屏上定位精度可达到40×40像素.

基于视线跟踪的增强现实交互

为了给增强现实系统提供一种直接、自然及双向的交互手段,本文将视线跟踪技术和增强现实技术相结合,提出了基于视线跟踪的增强现实集成原型系统,该系统既能跟踪用户的视线方向,获得用户在场景的感兴趣区域,又能体现增强现实系统的特点。针对集成系统的基本要求,结合光学透视式头盔显示器的虚拟摄像机模型,详细介绍了系统的原理,光路设计和虚拟信息注册算法。实验结果表明,集成系统达到了良好的人机交互效果,为视线跟踪与增强现实技术的广泛应用奠定了良好的基础。

基于角膜反射的非侵入式视线跟踪技术

针对现有的视线跟踪技术设备复杂、对姿势限制过多、要头部佩戴专用设备等方面的不足,提出一种实现视线跟踪技术的新方法,采用5个近红外光灯作为角膜反射的光源。该方法不需要带任何头戴设备,并且能适应头部的自然运动,设计的算法计算出来的视线位置精度较高。提出一种新的瞳孔边缘拟合方案,循环拟合剔除假点,最终得到精确的瞳孔中心,提高了映射的精度。利用图像的灰度进行人眼的初定位,快速而准确。利用交比不变原理进行坐标映射,精确计算出注视坐标。