视线跟踪系统中的眼角点精确定位方法VIP专享VIP免费

—199—视线跟踪系统中的眼角点精确定位方法高飞，张宪民(上海交通大学模式识别与图像处理研究所，上海200240)摘要：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。关键词：红外电视法；人机交互；视线跟踪；眼角点定位PreciseEye-cornerLocatinginEye-gazeTrackingSystemGAOFei,ZHANGXian-min(PatternRecognition&ImageProcessingInstitute,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240)【Abstract】Thispaperproposesanovelmethodforcomputingtheeye-gazedirectionandpositionintheeye-gazetrackingsystem.TheeyecornerisappliedasthereferencepointinsteadofmarkandPurkinjepointsintraditionalones.Thedifferenceofthemovingpointandthereferenceoneisemployedtocomputetheeye-gazedirectionandpositioninthepresentedmethod.Thecenterofirisisexploredasthemovingpointduetothatitcanaccuratelyreflectthemovingstateofeye.Theeyecornerisexploitedasthereferencepointduetothatitisthemoststablepointandrelativelyinsensitivetofacialexpressions.TheproposedmethodovercomestheshortcomingsofconventionalonesthatadoptthemarkandPurkinjeasthereferencepoints,anditdoesnotneeduserstomarkthemarksonfacesandallowthemoderatevariationsofhearpose.Experimentalresultsindicatethatthemethodoftheeyecornerlocatingisfastandprecise.Inthisway,therelativedistanceproblemofeyemotionarisingintheeye-gazetrackingsystemcanbewellhandled.【Keywords】infraredTVmethod;human-computerinteraction;eye-gazetracking;eyecornerlocating计算机工程ComputerEngineering第33卷第18期Vol.33No.182007年9月September2007·人工智能及识别技术·文章编号：1000—3428(2007)18—0199—03文献标识码：A中图分类号：TP391.4“眼动鼠标”[1]是“视线跟踪”的一种，它不用实际的鼠标来控制计算机，而是通过眼睛的注视来控制电脑屏幕上鼠标点的运动，并且通过眼睛注视来打开或者关闭一个窗口程序。实验显示，用视线跟踪来完成操作比鼠标操作快[2]。视线跟踪必须由眼动测量来实现，主要有以下几种眼动测量方法：主观感知法，记纹鼓肌肉记录方法，眼电图法或EOG法，电磁线圈法，红外光电反射法，红外电视法[3]。其中，红外电视法是目前最受青睐的方法。在红外电视法中，为了分析人眼注视的方向和位置，必须知道眼睛中一个移动的动点和一个相对静止的参考点。以二者的差值来计算人眼的注视方向和位置。本文采用虹膜中心作为移动点，因为它相对于巩膜有非常大的对比度，采用眼角点作为参考点，因为在人脸上，眼角点是个非常稳定的点，人脸表情的变化基本上不会引起它的位置变化。本系统主要由3台计算机、2个红外辅助光源、2个CCD摄像头和2个图像采集卡构成。本系统采用红外电视法，对摄像机拍摄的眼睛运动图像进行数字图像处理和分析，对得到的眼睛虹膜中心和眼角点位置进行处理，计算出眼角点和虹膜中心的相对距离，然后把相对距离映射到目标平面上，就可以获得目标的位置。1眼角点精确定位为了分析人眼注视的方向和位置，必须知道眼睛中一个移动的动点和一个相对静止的参考点。传统红外电视法中，计算人眼注视方向和位置的变化，移动点一般取虹膜，参考点一般取普尔钦(Purkinje)斑点[4]或mark点[5]，通过虹膜与普尔钦斑点或mark点的相对位置来确定人眼注视方向和位置。当用一红外辅助光源照射到人的脸部时，会在眼睛角膜表面形成反射像，此反射像被称为普尔钦斑点，用普尔钦斑点作为参考点会增加硬件成本，而且规定人脸...