眼动跟踪技术研究

作     者：武媛媛 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军宁

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：眼动跟踪 瞳孔中心定位 注视点标定 最小二乘法 随机样本一致性 

摘      要：眼动跟踪技术的研究被认为是视觉信息加工研究中最有效的手段,吸引了心理学、工效学及计算机科学等领域的普遍关注。其研究成果在工业、商业及军事等领域得到广泛应用。 本文首先论述了眼动跟踪的相关理论基础。然后在对各种现有眼动跟踪技术探讨的基础上,结合眼动跟踪系统的实用准则,对基于瞳孔-角膜反射向量法的眼动跟踪技术做了深入研究。通过对目前瞳孔中心定位的各种实现方法的详细探讨,采用延展星射线方法对瞳孔轮廓特征点的定位进行了研究,结果表明该方法显著地减少了所需处理的数据量,并改善了较差起始点猜测情况下算法的鲁棒性;随后进行的仿真和分析表明,该算法可以快速收敛,且探测到的可用特征点在数量上占绝对优势。 由于眼动跟踪对实时性和准确性有极高的要求,通过对一般最小二乘法局限性的分析,鉴于随机样本一致性原理与特征点探测算法的特性,本文提出了一种基于随机样本一致性的瞳孔中心定位方法,该方法的最大优点是提高了运算的速度,且能保持较高的精度。仿真结果表明,正视时定位的相对误差为0.53%,俯视时定位的相对误差为0.76%,且该算法耗时仅为RANSAC算法的0.3203。此外还对遮蔽状态下的瞳孔中心定位进行了仿真分析,验证了算法的性能。