基于红外发光管的快速视点跟踪装置研究-论文.pdf

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1、第13卷第11期2013年4月科学技术与工程Vo1．13No．11Apr．2013l671—1815(2013)11—3012—04ScienceTeehndogyandEngineering⑥2013Sci．Tech．Engrg．基于红外发光管的快速视点跟踪装置研究张闯’葛益娴常建华孙冬娇(南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室，南京210044；计算机软件新技术国家重点实验室。(南京大学)，南京210093)摘要提出一种基于红外发光管的快速视点跟踪装置，解决目前视点跟踪技术的硬件开销大，提

2、高响应速度慢的问题。通过控制红外发光管的明暗得到图像，并采用分水岭的方法进行灰度分割，得到关于瞳孔的边缘及其在面部的相对位置，算法复杂度低，可以得到很好的实时效果；将得到的被测者瞳孔的图像拟合成连续的曲线，根据瞳孔的边界位置、边界的斜率计算出瞳孔的中心位置。该方法计算简单，并可以判断当瞳孔部分被眼睑遮住时的瞳孔中心位置。该装置在需要快速反应的场合及便携式设备中能有效提高响应速度，解决目前视点跟踪技术的应用环境要求高及算法复杂度高的问题。关键词红外发光管快速视点跟踪瞳孔中心灰度分割中图法分类号TP391；文

3、献标志码A视点跟踪技术是随着人机交互技术的发展而反应的场合及便携式设备中仍需要提出一种新的发展起来的，目前国内外采用的视点跟踪技术主要方法，减小硬件开销，提高响应速度。采取光电传感技术，有的偏重于硬件，有的偏重于为此，现提出一种基于红外发光管的快速视点软件，以硬件为主的技术，需要被跟踪的对象配戴跟踪装置，其可高效快速地确定视点，减小硬件开特制的装置，给观察者的行动带来不便，而以软件支，提高定位的准确性及实时性，并且适用于各种为主的技术却因为算法的复杂度较高，响应时间较仪器及设备的人机交互应用，解决目前视点

4、跟踪技长，影响了其实用性。术的应用环境要求高及算法复杂度高的问题。目前采用红外发光管作为光源的视点检测装1快速红外视点跟踪装置硬件设计方案置J，大多利用了人眼对红外光的不敏感的特点，而CCD的敏感波段可以延伸到1Ixm，进而得到观提出的基于红外发光管的快速视点跟踪装置，察者的眼睛的像，从中提取瞳孔的位置，根据该位包括LED显示屏、一对红外发光管、CCD、成像透置来映射观察者在画面的注视点，然后采取进一步镜、红外滤光片和视点跟踪电路，其结构如图1一图的处理措施。结合人机交互的发展，红外视点检测4所示。如图1

5、所示LED显示屏设于被测者的正前方，方法可以克服由于头部的移动造成的干扰，但是成像透镜设于LED显示屏的上方，其正后方依次设其实现方法硬件开销大，并且仍然依靠了大量的软置红外滤光片和CCD，所述成像透镜用于对被测者件计算，处理速度最高只能达到20Hz，在需要快速的面部进行成像，所成的面部的像经由红外滤光片正后方的CCD进行光电转换，转换后的电子图像经2012年12月10日收到国家自然科学基金(6127l412)、江苏省高校自然科学研究面上项目(12KJB510011)、南京大学由视点跟踪电路进行运算，以寻

6、找被测者眼睛的瞳计算机软件新技术国家重点实验室资助(KFKT2012B20)和孔中心位置。南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室项目如图2及图3所示，红外发光管2放置于面部(KDXS1203)资助中央位置，由电源直接供电，保持对被测者面部的第一作者简介：张闯(1976一)，女，博士，研究方向：光信息的采集长期持续照明；红外发光管1设于成像透镜的正上与处理。E-mail：zheh_76@163．com。方，由视点跟踪电路控制分时对被测者的眼睛进行11期张闯，等：基于红外发光管的快速视点跟踪装置研

7、究3013图4视点跟踪电路图1装置的硬件结构原理图采用上述方案后，提出的基于红外发光管的快照明。速视点跟踪装置可以克服由于头部的移动造成的如图4所示，视点跟踪电路设于LED显示屏的干扰，有效地解决实现方法硬件开销大的问题。虽后方，包括发光管控制模块、图像处理模块、视点映然后续处理部分需要一定的软件计算，但并不影响射模块和输出控制信号模块，发光管控制模块控制系统的响应速度，如果算法选取得当，可以得到良第二红外发光管的开闭；图像处理模块在发光管控好的视点跟踪显示效果。该装置在需要快速反应制模块的控制下从CCD

8、进行图像的采集，并运算得的场合及便携式设备中能有效提高响应速度，解决到眼睛瞳孔的图像，发送到视点映射模块；所述视目前视点跟踪技术的应用环境要求高及算法复杂点映射模块对所述图像进行处理，并将得到的视野度高的问题。角度及成像系统焦距的变化量发送到输出控制信2快速视点跟踪装置软件设计号模块。视点跟踪装置开始正常工作时，红外发光管2直接正常发光，由于其位置不在观察者的视野之内，所以采集到的图像中不会出现红外发光管的亮点，并且观察者的眼