检索结果-南通市图书馆

作者：刘连振华中科技大学

学位级别：硕士

开展学生编程调试能力的行为分析,对于培养学生阅读、理解程序的技巧和思维方式十分重要,近年来逐渐成为编程教育领域的热点。与传统评测方式相比,眼动跟踪数据能够反映编程过程中学生视觉注意力的分布与转移情况,提供对思维过程更加直... 详细信息

开展学生编程调试能力的行为分析,对于培养学生阅读、理解程序的技巧和思维方式十分重要,近年来逐渐成为编程教育领域的热点。与传统评测方式相比,眼动跟踪数据能够反映编程过程中学生视觉注意力的分布与转移情况,提供对思维过程更加直接的洞悉。然而,时序眼动数据、代码逻辑特征与学生任务意图等多种维度的信息相互交织,使得单纯的量化分析暴露出越来越大的局限性,迫切需要新的分析手段。本文以网页阅读代码找错测试过程为研究场景,完整记录了学生的交互动作与眼动跟踪过程,并开展了视觉关注行为的常规量化分析。针对量化分析难以反映复杂多维数据完整细节的局限性,本文针对教学活动中通常关心的两类问题提出了可视化设计方案。首先,提出了将学生代码跟踪能力差异进行色带序列区分的设计方案。为了刻画学生在代码阅读过程中的跟踪能力,在对代码区域、眼动跳转序列分别进行整合处理的基础上,将眼动跳转对代码执行逻辑的跟踪状态进行了色彩标注与维度映射,以展示不同状态的变化及分布信息,从而得到了针对跟踪状态的可视化方案。其次,提出了将找错命中过程表征为以解题任务为中心的收敛震荡过程的设计方案。针对解题过程中以相同思维任务为目标的视觉关注特征,结合物理含义对时序空间与代码行空间进行重组与权重分配,将视觉注意力的分配情况与连续迁移过程映射为离散色度块,从而得到针对单人找错命中过程的棋盘图可视化方案。通过对命中过程中的收敛现象进行范围测算,并将其进行抽取叠加运算后,可以得到针对群体表现共性的收敛图可视化方案。基于《C语言程序设计》课程,分析方案应用于19名本科学生三次代码阅读找错案例的实际数据,并在31人的数据集上进行了样本数量鲁棒性的验证。实验结果表明,上述方案可以达到刻画个体跟踪状态差异与群体关注表现共性的目的,相应的可视化结果也可以作为代码找错过程各个方面评价的参考依据,对教师教学具有辅助功能,对学习效果评价具有指导意义。

关键词：代码找错测试眼动跟踪数据可视化代码跟踪找错命中

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眼动和脑电同步采集和分析的研究与应用

眼动和脑电同步采集和分析的研究与应用

作者：郭琛清华大学

学位级别：硕士

眼动跟踪和脑电作为实验测量手段已广泛应用于认知心理科学的研究。鉴于目前技术的限制，同步记录和分析眼动和脑电，特别是视频眼动与脑电，还有一定困难，无法满足实际需求。本文针对眼动和脑电的同步记录和分析展开研究，提出且实现... 详细信息

眼动跟踪和脑电作为实验测量手段已广泛应用于认知心理科学的研究。鉴于目前技术的限制，同步记录和分析眼动和脑电，特别是视频眼动与脑电，还有一定困难，无法满足实际需求。本文针对眼动和脑电的同步记录和分析展开研究，提出且实现了一些关键技术，并基于眼动和脑电的同步分析技术进行了与眼动有关实验和方案尝试。在视觉认知的实验研究中加入眼动信息分析，将眼睛扫视行为作为认知过程的一项行为学指标，有助于对所研究问题有更加全面深入的理解。本文首先针对现有眼动仪与脑电同步采集方案的局限性，设计了基于视频的眼动跟踪和脑电采集同步分析系统。首先，综合两种算法实现了由高速USB摄像头采集的眼动视频转化为注视点移动轨迹的处理，定位精度能够达到6°视角。为了达到视频与脑电同步采集的精度要求，设计并制作了同步触发电路，开发了相应的同步算法。整个同步系统的精度决定于摄像机帧频，当帧频为100帧/s时，同步精度为10ms。利用该视频眼动和脑电同步分析系统，本文设计了基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的验证实验，验证了该系统的同步性能。进而还对眼动过程中的眼部电信号进行分析，研究了基于眼电和SSVEP同步分析的目光跟踪方法，由SSVEP判断出的目标所对应的屏幕坐标可以作为眼动分析中基准校正参数。这两者的联合分析能够实现便于残疾人操控的人机交互系统，同时还可实现眼动辅助的基于SSVEP异步脑-机接口。为了将眼动信息作为行为学指标研究认知行为，在研究讨论扫视过程中眼动行为与眼电波形关系的基础上，设计了两个认知实验。一是研究运动起始视觉诱发电位（m-VEP）范式下的随机共振效应，二是利用反扫视任务研究认知过程中的自主加工程度。在这两类实验中，均有要求受试通过眼动行为完成实验任务的内容。眼动响应和按键响应的响应模式之间的差异提示对同一视觉刺激，存在不同响应通路或不同脑网络区域。由于受试人数有限，ERP信号的联合处理有待于进一步分析完善。

关键词：反应时眼动跟踪伪随机序列编码同步事件相关电位眼电

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网上购物用户信息搜寻行为与网站设计研究

网上购物用户信息搜寻行为与网站设计研究

作者：周坤大连海事大学

学位级别：硕士

网络购物以其特有的方便、快捷性正受到人们的高度关注和喜爱。但是,在网络购物迅速发展的同时,依然存在着各种问题,如,网购不安全,商品质量得不到保证,网站操作流程繁琐等等,这些问题均降低了用户的使用热情,并造成了很差的用户体验。... 详细信息

网络购物以其特有的方便、快捷性正受到人们的高度关注和喜爱。但是,在网络购物迅速发展的同时,依然存在着各种问题,如,网购不安全,商品质量得不到保证,网站操作流程繁琐等等,这些问题均降低了用户的使用热情,并造成了很差的用户体验。如何提高购物网站的用户体验成为了亟待解决的问题。本论文使用以用户为中心的设计方法,对用户网上购物时的行为进行探索性研究,期望建立用户的一般性信息搜寻行为模式,并通过提高网站的可用性,最终来提高用户的购物体验。由于国内对在线信息搜寻行为模式的研究非常缺乏,本项研究在深入了解国外信息搜寻行为相关研究和技术的基础上,采用一系列可用性工程方法对用户在网购时的信息搜寻行为进行研究,并采用眼动技术对用户进行商品选择时的行为进行深入探索研究。本文作者从真实的用户角度出发,选取国内三个电子商务网站作为研究对象,整个研究过程分为三部分：首先,采用情境调查法、出声思考法、情境后问卷等方法,研究用户网上购物时的行为,通过对采集的数据进行定性分析,建立了用户在C2C网站上购物时的信息搜寻行为模式,并得到用户网上购物时所关注的商品信息以及信息搜寻行为的影响因素;然后,根据所建立的信息搜寻行为模式,作者选取了用户选择商品的行为进行进一步的眼动跟踪研究,通过专业软件对眼动数据进行处理和分析得出用户注视点数量在各兴趣区的差异,并通过对视线扫描轨迹的观察分析获取用户在该过程的视线扫描模式;最后,依据研究中建立的信息搜寻行为模式,眼动跟踪研究结果和用户关注的主要商品信息,针对拍拍网进行网页的优化设计和对比测试,测试的结果不仅说明了优化后的拍拍网具有更好的购物体验,也验证了所建立的信息搜寻行为模式的准确性,同时,研究结果也为C2C电子商务网站的界面设计与改进提供了指导与依据。

关键词：网络购物以用户为中心的设计眼动跟踪信息搜寻

融合眼动和脑电数据的认知计算与协同交互研究

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融合眼动和脑电数据的认知计算与协同交互研究

作者：魏千景浙江工业大学

学位级别：硕士

眼动跟踪数据记录了用户眼球运动行为,表征了用户视觉认知活动,可以用于分析用户的视觉注意过程,预测用户的交互意图。脑电数据记录了人脑内部的生物电现象,对脑电数据进行特征提取可以有效分析出用户的认知行为,用于实现脑机交互。现... 详细信息

眼动跟踪数据记录了用户眼球运动行为,表征了用户视觉认知活动,可以用于分析用户的视觉注意过程,预测用户的交互意图。脑电数据记录了人脑内部的生物电现象,对脑电数据进行特征提取可以有效分析出用户的认知行为,用于实现脑机交互。现阶段对认知的研究主要是通过单一的眼动或者脑电数据进行分析,不具有完备性,不能准确的描述用户认知状态。为此,本文提出了基于眼动和脑电数据融合的认知计算方法,通过分别采集用户在进行运动想象时的眼动和脑电数据,进行相应的预处理和特征提取,然后基于数据融合方法进行交互意图推理等认知计算。同时针对单用户在复杂场景中的交互不便性,提出了基于多用户协同的人机交互系统,通过合作的方式来完成交互任务,提升协作水平。本文的研究工作主要包括以下三个部分:(1)眼动和脑电数据的特征提取与应用。设计运动想象实验,对所记录的眼动和脑电数据分别进行预处理、特征提取和分类判断。针对眼动数据采用基于图像处理的方式获取用户的眼动特征,比较了瞳孔直径、注视点坐标、眼跳、注视时间和注视次数的分类准确率,实验结果表明瞳孔直径、注视点坐标和眼跳与用户的运动想象结果密切相关,平均分类准确率分别可以达到75.54%、72.23%和69.11%。针对脑电数据构建了多种分类模型,实验结果表明进行了特征提取的分类准确率高于没有特征提取的分类准确率,且基于CNN的分类准确率比SVM的分类准确率高6%左右,WT+CNN的模型的平均分类准确率最高为80.09%。(2)基于眼动和脑电数据的融合方法。为了提高运动想象的分类准确率,提出了基于眼动和脑电的数据融合方法,将眼动和脑电数据分别进行了特征层和决策层融合。实验结果表明,特征层的平均分类准确率达到81.16%,决策层的平均分类准确率达到82.56%,均高于单独的眼动或者脑电的分类准确率。同时针对脑电通道不足的情况进行分析,提出了眼动对脑电的补偿方法,证明了眼动+2通道的脑电分类准确率近似于4通道的脑电分类准确率。(3)设计开发了基于多用户协同的人机交互系统。本文构建了用户在运动想象时的离线训练模型,同时将多用户在运动想象时的数据进行了融合分析,实验表明多用户数据融合系统的分类准确率要高于单用户的分类准确率。同时将离线模型应用于实时交互应用系统中,设计与开发了基于多用户协同的在线游戏,两位用户通过运动想象来控制游戏对象,用户实验表明该系统有效的提升了协同交互效率,同时提高了用户体验。

关键词：眼动跟踪脑机交互运动想象协同交互

考虑驾驶员眼动信息的车载仪表宜人性评价方法

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考虑驾驶员眼动信息的车载仪表宜人性评价方法

作者：杨春婷吉林大学

学位级别：硕士

随着当下车企对各自品牌风格设计的重视,不同款式与性能的车型只有配置设计适宜的车载仪表,才能拥有忠实的用户群体,甚至吸引更多潜在用户,以便提高品牌的市场占有量,此外随着汽车智能趋势的发展,车载仪表的智能化愈渐普及,为此,如何使... 详细信息

随着当下车企对各自品牌风格设计的重视,不同款式与性能的车型只有配置设计适宜的车载仪表,才能拥有忠实的用户群体,甚至吸引更多潜在用户,以便提高品牌的市场占有量,此外随着汽车智能趋势的发展,车载仪表的智能化愈渐普及,为此,如何使车载仪表在具备高度智能化显示功能的同时既不降低显示输出效率,又能尽量减轻驾驶员的视觉负荷,使驾驶员清晰准确及时方便地观察到车载仪表并获得信息,达到很好的宜人性水平是评价当前车载仪表设计的关键。本文针对汽车仪表板的设计理念和趋势,充分研究了仪表视觉认知标准,结合眼动测量信息的评价规范,建立了一套标准化场地和模拟器实验方法,并对不同车载仪表类型进行测试,利用眼动跟踪技术来捕捉驾驶员观看前方道路到观看车载仪表以获取车辆状态信息这个过程中的眼动规律,把得到的眼动指标如注视时间、扫视时间等眼动信息数据进行处理,以量化的方法来评价车载仪表设计的优劣。在实车眼动实验中,通过展开对现有车型的实车眼动实验测试,把得到的眼动指标注视方向、头部位置、左眼睛位置、右眼睛位置、瞳孔直径、注视时间、扫视时间的参数通过把上百帧数据导入到matlab软件中进行编程处理,最后绘制出直观化的图形来描述在眼动实验中各个参数的实际变化走向,分析了哪些眼动指标的变化比较明显,哪些指标对分析驾驶员的宜人性评价比较有建设性意义,得出的结论和总结的经验,一来铺垫了对眼动跟踪技术探索的道路,二来为以后的模拟器眼动实验做好充分的准备。在模拟器眼动实验中,通过展开三种不同类型的眼动实验,从造型设计、布置形式、表盘颜色三方面入手,把实验员完成任务指令的注视和扫视的人均任务总时间进行统计描述,运用SPSS软件对有效眼动数据进行单因素方差分析,进行了数据的独立样本检验和各种类型仪表的组内和组间比较,来分析驾驶员对不同车载仪表的宜人性评价水平,模拟器实验的展开不仅弥补了实车眼动实验操作繁琐、样本数量少、测试范围局限的缺陷,也为车载仪表的设计提供更全面有效的客观依据和理论支撑,为设计师提供更加明确的产品开发的建设性意见。

关键词：眼动跟踪车载仪表宜人性评价客观方法

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面向智能会议系统的手眼联合交互技术研究

面向智能会议系统的手眼联合交互技术研究

作者：谢道训电子科技大学

学位级别：硕士

人性化的人机交互吸引了越来越多的研究人员。眼动控制和手势控制这两种人机交互方式受到广泛的关注。针对这两种技术,本文提出基于球面交比的凝视点估计方法以及基于边信息的加窗动态时间规整手势识别方法(SIWDTW),并联合运用于智能会... 详细信息

人性化的人机交互吸引了越来越多的研究人员。眼动控制和手势控制这两种人机交互方式受到广泛的关注。针对这两种技术,本文提出基于球面交比的凝视点估计方法以及基于边信息的加窗动态时间规整手势识别方法(SIWDTW),并联合运用于智能会议系统中。本文的主要研究内容如下:传统基于虚拟平面的凝视点估计方法存在构建虚拟平面而产生计算四个虚拟投影点的误差,本文提出基于球面交比的凝视点估计方法克服误差。通过推导得到线束交比和球面交比的关系,然后采用回归分析的方法得到线束交比和球面交比的关系,在估计凝视点过程中即可根据这一关系得到显示平面的交比,进而估计凝视点坐标。实验表明该方法具有更好的精度,相对于传统方法的精度,本文提出方法的精度在x,y两个方向轴分别提高了20.8%和40.3%。本论文提出了一种基于边信息的加窗动态时间规整算法用于连续手势识别。传统的加窗动态时间规整算法(Windowed Dynamic Time Warping,WDTW)使用简单的阈值方法来判断手势结束点。这种方法容易受到噪声的影响。为了解决此问题,本文在进行手势结束点判断时,提出一种概率判断方法代替传统的阈值判断方法,并加入边信息以提高算法对于噪声的鲁棒性。该方法在PRMI实验室拍摄的手势数据库上实验,并与WDTW方法比较,结果为:WDTW算法的召回率73.8%,精确率91.9%,而SIWDTW方法的召回率为87.6%,精确率为89.9%。结果表明在WDTW方法中加入边信息有利于提高方法的鲁棒性。为了验证眼动和手势的联合交互,本文构建智能会议系统。将眼动跟踪技术和手势识别技术应用于智能会议系统,使用眼睛来控制鼠标的移动和手势来控制点击等操作,使演讲者在会议过程中更加方便、自然的控制计算机。结合眼动跟踪技术和手势识别技术,在演讲过程中可以滤除演讲者习惯动作等的影响,大大提高控制的鲁棒性。

关键词：眼动跟踪手势识别边信息智能会议系统

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道路交通标志中对称结构效应的工效学研究

道路交通标志中对称结构效应的工效学研究

作者：胡信奎浙江理工大学

学位级别：硕士

对称结构是道路交通标志中路名信息视觉呈现的一种方式。本研究先采用延迟匹配任务探讨路名信息对称性呈现方式对被试绩效操作的影响,然后分析对称结构效应的影响因素,最后研究对称结构效应的认知机制。本研究共有三个研究六个实验:研... 详细信息

对称结构是道路交通标志中路名信息视觉呈现的一种方式。本研究先采用延迟匹配任务探讨路名信息对称性呈现方式对被试绩效操作的影响,然后分析对称结构效应的影响因素,最后研究对称结构效应的认知机制。本研究共有三个研究六个实验:研究一通过实验一验证道路交通标志中存在着路名信息对称结构效应;研究二通过实验二、实验三、实验四和实验五分别研究了影响对称结构效应的整体因素(布局方式)和局部因素(信息容量、信息字体、信息颜色);研究三通过实验六眼动模式的研究探讨了对称结构效应的认知机制。此外,在实验研究的基础上提出若干道路交通标志界面的设计原则。由实验结果得出以下几个结论:1.道路交通标志路名信息对称结构的呈现方式对被试的操作绩效具有显著的促进作用,存在对称结构效应。2.路名信息的布局方式无论采用矩形布局还是圆形布局,对道路交通标志操作绩效都没有影响。3.信息容量影响对道路交通标志的操作绩效,只有在路名信息容量为6～10条时,才存在路名对称结构效应。4.信息字体对道路交通标志的操作绩效没有影响,无论路名信息采用黑体、宋体,还是楷体,对被试的操作绩效都没有差异。5.路名信息以白底蓝字的颜色呈现时,可以促进被试对道路交通标志的视觉搜索绩效。6.在路名信息对称结构条件下,被试的注视点个数和回扫次数较少、凝视时间较短,视觉搜索绩效优于非对称结构。

关键词：道路交通标志对称结构视觉搜索眼动跟踪操作绩效

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多感知融合驱动的人—机器人交互技术与应用

多感知融合驱动的人—机器人交互技术与应用

作者：朱安杰浙江工业大学

学位级别：硕士

已有的人-机器人交互存在着感知通道和交互方式单一的问题,无法适应复杂多变的交互需求,严重影响了交互过程中的用户体验。随着服务机器人的推广普及,为了实现人与机器人之间的高效协同,更加要求机器人具备较强的感知能力和灵活的交互... 详细信息

已有的人-机器人交互存在着感知通道和交互方式单一的问题,无法适应复杂多变的交互需求,严重影响了交互过程中的用户体验。随着服务机器人的推广普及,为了实现人与机器人之间的高效协同,更加要求机器人具备较强的感知能力和灵活的交互能力。因此,本文针对基于运动想象的康复训练机器人,进行了多感知融合的人-机器人交互技术研究,融合脑电、眼动等多通道数据,促进机器人识别用户交互意图和生理状态,并动态调节机器人的交互方式,提高康复训练效果和用户体验。主要的研究工作包括以下三个方面:(1)面向机器人的脑电感知与交互技术。首先设计了三种基于机器人的刺激模式,结合肢体和语音,引导用户进行运动想象。通过时频分析法发现,机器人的多模式刺激对脑电信号中的事件相关去同步特征(Event-Related Desynchronization,ERD)有激发作用。与传统的图片、视频刺激模式相比,本文方法的平均ERD值在α频段和β频段上分别提高了96.87%和147.28%。在脑电信号分类中,基于机器人的三种刺激模式的平均分类识别率达到了82.32%,与图片、视频刺激模式相比分别提高了7.89%和4.32%。因此,通过机器人多模式刺激能够激发ERD特征更显著的脑电信号,提高运动想象脑电信号的质量。进一步,为了缓解用户在训练期间的疲劳,实现了一种基于脑电信号的疲劳检测方法,提取脑电信号中的特征频段计算用户的疲劳值。然后设计了交叉多种视觉刺激的模式,实验结果表明,该刺激模式下用户的疲劳程度降低了15.93%。(2)面向机器人的眼动感知与交互技术。为保证运动想象训练的效果,需要用户始终保持专注。本文采用了一种基于瞳孔-普尔钦斑中心(Pupil Center Cornea Reflection,PCCR)的眼动跟踪方法,通过提取用户的注视点无效比率P、眼跳总长度D、平均眼跳速率V共三个眼动特征,实时计算用户在机器人辅助训练过程中的专注度值。实验结果表明,用户不同专注程度下的专注度值存在着显著差异。当检测到用户的专注度低于预设阈值时,机器人将通过语音提示用户保持专注。(3)人-机器人多感知交互应用。本文设计与开发了一个基于机器人辅助康复训练的原型系统进行应用验证。机器人通过肢体动作和语音引导用户进行运动想象,同时脑电仪和眼动仪采集数据实时感知用户的专注度、疲劳度,并给与用户动态的交互反馈,从而提高训练效果。实验结果表明,经过运动想象训练后,用户脑电信号的平均分类识别率达到了82.64%,在α频段和β频段上脑电信号的ERD值分别增强了109.3%和124%,验证了该系统具有良好的训练效果。

关键词：脑机交互眼动跟踪人-机器人交互运动想象多感知融合

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医用头戴式眼动控制手术照明灯

医用头戴式眼动控制手术照明灯

作者：李琳琳哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

针对现有头戴式手术照明灯外观比较笨重,使用时受导线长度、设备体积和重量等因素的影响,需手动调节等不足,因此提出一种基于眼动跟踪技术的头戴式手术照明灯,该设备不仅能实时追踪医生视线、快速调整照明方向、达到“灯随眼动”的效果... 详细信息

针对现有头戴式手术照明灯外观比较笨重,使用时受导线长度、设备体积和重量等因素的影响,需手动调节等不足,因此提出一种基于眼动跟踪技术的头戴式手术照明灯,该设备不仅能实时追踪医生视线、快速调整照明方向、达到“灯随眼动”的效果,而且能够调节灯的亮度,更好的帮助医生完成手术。眼动跟踪技术是通过一系列的算法实现人眼注视点信息的获取。它是一种新的人机交互方式,相比其他的交互方式,眼球运动门槛比较低,不需要其他的外部设备,受环境影响小,应用场景不受限制比较人性化,眼动交互技术比较符合人的直觉。医用头戴式眼动控制手术照明灯选取眼部瞳孔中心为特征进行跟踪的实现方案,该方案通过捕获监控场景中的眼动信息实现对灯照射方向的调节。本系统设计以Altera Cyclone Ⅳ代现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控制器,结合自主设计的眼动控制算法,用于实现眼部瞳孔的检测和视线的识别跟踪。首先,FPGA通过中值滤波算法对眼部图像的进行去噪处理,其次,采用阈值分割技术提取出瞳孔的有效区域,再次,采用重心法提取出瞳孔的有效区域的中心坐标,然后,通过帧差法实现视线的实时跟踪,最后完成眼动控制算法的设计。本系统的硬件设计主要由四部分组成,分别是图像采集模块、FPGA主控模块、电机驱动模块和LED控制模块。系统工作时,通过图像采集模块实时采集用户眼部图像并传输至FPGA主控模块完成眼动控制算法处理,并调节电机驱动模块以及LED控制模块,最终实现基于眼动控制的手术灯的设计。实验结果表明,视线跟踪精度达到92.1%,系统资源消耗率为32%。因此,该方案能够对眼部运动进行实时的检测与追踪,能够达到系统高精度、低功耗的要求,对基于眼动跟踪技术的人机交互系统的实现具有很好的推动及指导意义。

关键词：头戴式手术照明灯瞳孔中心眼动跟踪现场可编程门阵列

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虹膜识别技术在眼动旋转中的应用

虹膜识别技术在眼动旋转中的应用

作者：李京京西安工业大学

学位级别：硕士

随着科技的快速发展,对人体最精密部位——眼睛的研究成了焦点,于是,虹膜识别技术具有很好的发展前景,目前虹膜识别主要用于身份识别。而对于眼动的研究也是一门新兴领域,主要体现在眼动仪的研制上。本文就是在满足估计飞行员眼动参数... 详细信息

随着科技的快速发展,对人体最精密部位——眼睛的研究成了焦点,于是,虹膜识别技术具有很好的发展前景,目前虹膜识别主要用于身份识别。而对于眼动的研究也是一门新兴领域,主要体现在眼动仪的研制上。本文就是在满足估计飞行员眼动参数需求的基础上,将虹膜识别技术应用于眼动参数的估计,本文提出或改进的主要算法包括虹膜图像预处理、瞳孔中心定位、虹膜内外边界定位、虹膜旋转角度估计等,本文的主要任务是把这些算法应用于视频眼动图像,得到眼动旋转在水平分量、垂直分量和旋转分量的参数结果,并绘制成相应的波形图来描述眼动情况。本文详细内容介绍如下：首先,在虹膜图像预处理时,研究了经典的预处理过程,分析了经典的预处理方法适用的图像及其优缺点,本文在预处理过程中加入形态学滤波,对阈值分割后的虹膜图像进行腐蚀和膨胀的形态学处理,消除瞳孔中的光点,并使瞳孔的边缘变得较为圆滑。实验证明,提高了瞳孔边缘拟合和瞳孔中心定位的精确度。其次,在瞳孔中心定位时,分析了多种瞳孔中心定位方法,比较了各算法的优缺点,提出了基于点Hough变换检测圆应用于瞳孔中心定位的思想算法,此算法的优点是无需得到瞳孔的所有边缘点,只需选取N组点组（三个不在同一条直线上的三个点为一个点组）,避免了瞳孔被眼睑遮盖时检测全部瞳孔边缘的缺陷,实验证明,此算法适用的图像范围更广,精度更高。再次,本文虹膜的定位是为了虹膜旋转角度的估计,故对虹膜外边界的定位要求并不是太高,故本文采取了思想简单、效率较高的算法进行定位。瞳孔中心精确定位后,虹膜内边界参数已经由瞳孔的中心位置和瞳孔的半径的得到了精确估计。然后采用Sobel边缘检测算子与Hough变换相结合的改进算法,来实现外边界的快速定位。最后,在虹膜内外边界定位后,将定位后接近圆环的虹膜区域定为目标区域,针对虹膜图像中的虹膜区域提取虹膜纹理局部特征点并求出特征点质心坐标,编写了虹膜旋转角度估计算法,利用相位角之间的数学运算估计出两帧图片之间虹膜的旋转夹角。为了验证算法的可行性,本文对多幅虹膜视频图像在Core2+WinXP平台上在VC6.0+OpenCV1.0环境下进行实验。利用瞳孔中心定位算法得出瞳孔中心坐标,检测每帧图片的瞳孔中心,根据相邻帧瞳孔中心的移位来估计眼动水平和垂直分量的特征,并绘制出相应的水平和垂直眼动分量波形图来描述整幅视频图像的眼动情况。利用虹膜定位和虹膜旋转角度估计算法来估算相邻两帧图片的虹膜旋转角度,也就描述了眼动旋转的角度,同样绘制出相应的眼动旋转分量波形图。实验结果表明,本文将虹膜识别方法应用于眼动旋转的算法具有良好的性能,得到具有说服力的结果。

关键词：虹膜识别瞳孔定位眼动跟踪点Hough变换