[发明专利]一种基于标准化眼睛图像的视线追踪系统及方法

权利要求书

1.一种基于标准化眼睛图像的视线追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于使用者眼睛图像中角膜反射光斑位置和眼球标志点位置，通过引入标准化眼睛图像，使目标屏幕平面到标准化眼睛图像平面的射影变换为定值，从而使标准化眼睛图像中的眼球标志点位置和目标屏幕上的视点位置的变换关系为定值；基于确定的所述变换关系，利用标准化眼睛图像中的眼球标志点位置计算得到相对应的视点位置。

2.根据权利要求1所述的基于标准化眼睛图像的视线追踪方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1，在欲确定视点位置的目标屏幕周围朝向使用者眼睛方向设置能够在使用者眼角膜上形成k个不共线角膜反射光斑的k个光源，在所述目标屏幕周围任一点设置用于捕获使用者眼睛图像的摄像机；

S2，获取通过所述摄像机捕捉到的使用者当前眼睛图像，并提取所述当前眼睛图像中的k个角膜反射光斑的位置信息和所述当前眼睛图像中的眼球标志点的位置信息；

S3，引入基于标准化眼睛图像的视线估计算法公式进行计算，根据所述角膜反射光斑的位置信息和所述眼球标志点的位置信息，计算得到使用者在所述目标屏幕上的当前视点位置；

S4，重复S2-S3，以得到连续的所述使用者在所述目标屏幕上的视点位置，进而实现视线追踪；

其中k为大于或等于3的整数。

3.根据权利要求2所述的基于标准化眼睛图像的视线追踪方法，其特征在于，当k＝3时S3的步骤具体为：

光源L₁,L₂,L₃发出光线,在使用者角膜表面形成反射点V₁,V₂,V₃并构成平面；摄像机捕捉当前眼睛图像,角膜反射光斑V₁,V₂,V₃和眼球标志点P在当前眼睛图像平面上分别形成U_V1,U_V2,U_V3和U_P；所述当前眼睛图像平面经过一个仿射变换N,将其映射到标准化眼睛图像上形成N_V1,N_V2,N_V3和N_P；仿射变换N是使U_V1,U_V2,U_V3映射到N_V1,N_V2,N_V3的变换；

当前眼睛图像中眼球标志点位置U_P经过标准化变换N后形成标准化眼睛图像中的眼球标志点位置N_P,目标屏幕平面L₁L₂L₃上视点J与标准化眼睛图像平面N_V1N_V2N_V3上眼球标志点位置N_P相对应,设视点J的坐标为(x_j,y_j),N_P的坐标为(x_np，y_np),则有公式:

xnpynp1=M·xjyj1=m11m12m13m21m22m23m31m32m33·xjyj1]]>

式中射影变换M是定值,利用标定的方法,通过4个已知的视点J和相应的标准化眼睛图像平面中眼球标志点位置N_P坐标构建线性方程组求解得到射影变换矩阵M；

通过射影变换M^-1将标准化眼睛图像平面N_V1N_V2N_V3中的眼球标志点位置N_P,映射到目标屏幕平面L₁L₂L₃上，进而得到视点J。