[发明专利]一种基于近眼相机的视线追踪方法

说明书

本发明公开了一种基于近眼相机的视线追踪方法，其技术方案要点是：包括先采用近眼相机采集眼部灰度图像，还包括以下步骤：Step1.眼部图像预处理；Step2.视线特征提取；Step3.视线落点估计；所述Step1包括以下子步骤：Step11.获取感兴趣区域：获取眼部灰度图像中包含完整瞳孔部分的感兴趣区域；Step12.中值滤波：对获取感兴趣区域的眼部灰度图像进行中值滤波；本发明提出了一种基于近眼相机的视线追踪方法，该方法解决了阴影区域噪声及反射光斑对瞳孔边缘提取产生干扰的问题，同时根据瞳孔的不同遮挡情况，提出了相对应的采样点选取算法，提升了瞳孔中心定位的准确性。该视线追踪方法具有鲁棒性强、瞳孔中心定位精度高以及实时性好等优点。

技术领域

本发明涉及视线追踪技术领域，特别涉及一种基于近眼相机的视线追踪方法。

背景技术

人眼视线能够反映人的关注信息，视线追踪技术即利用软件算法、机械、电子、光学等各种检测手段获取受试者当前视线方向的技术，它广泛应用于人机交互、辅助驾驶、心理研究、虚拟现实和军事等多个领域。

近年来，随着计算机和图像处理技术的发展，基于视频图像处理的视线追踪技术逐渐成为主流。如今的视线追踪系统主要分为穿戴式和非穿戴式两类。其中穿戴式指需受试者穿戴头盔、眼镜等装置，利用近眼相机采集人眼图像，并对其进行处理后得到人眼视线信息。由于穿戴式装置与受试者头部之间固定连接，因此具有成像清晰、图像背景简单的优点，但仍然存在眼部阴影、睫毛遮挡、角膜反射光斑以及瞳孔部分被遮挡等因素对瞳孔中心坐标的提取造成的影响。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种基于近眼相机的视线追踪方法，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于近眼相机的视线追踪方法，包括先采用近眼相机采集眼部灰度图像，其特征在于：还包括以下步骤：

Step1.眼部图像预处理；

Step2.视线特征提取；

Step3.视线落点估计。

较佳的，所述Step1包括以下子步骤：

Step11.获取感兴趣区域：获取眼部灰度图像中包含完整瞳孔部分的感兴趣区域；

Step12.中值滤波：对获取感兴趣区域的眼部灰度图像进行中值滤波。

较佳的，所述Step11包括以下子步骤：

Step111、图像预裁剪：以原始图像中心为中心点，选取长宽均为原始图像2/3的矩形区域对图像进行裁剪，仅保留矩形区域内像素，得到预裁剪图像；

Step112、感兴趣区域裁剪：设定像素数量阈值NUM，灰度级tn(n＝0,1,2…,255)，初始值t0＝0，遍历预裁剪图像，计算灰度值小于等于t0的像素数量num；当numNUM的时候，增加灰度级，即t1＝1，重新遍历预裁剪图像，再次计算小于等于此灰度级的像素数num，并与NUM进行比较，重复此过程，直至num满足num≥NUM，记录此时的灰度级tn，并将其值赋予灰度阈值T，即令T＝tn；然后将预裁剪图像中所有灰度值小于T的像素利用如下公式(1)，计算得到瞳孔区域的灰度质心：

其中，图像左上角作为参考坐标系原点，i和j分别表示像素的横坐标和纵坐标，f(i,j)表示像素灰度值，m和n分别表示图像中像素总列数和总行数。

较佳的，所述Step12中值滤波具体包括以下子步骤：

Step121.将含有若干个点的窗口的滤波模板中心与感兴趣区域图像中的某个像素位置重合；

Step122.读取与模板重合的所有像素的灰度值；