[发明专利]视线追踪系统中的基于粒子滤波的瞳孔跟踪方法

摘要

本发明采用一种视线追踪系统中的基于粒子滤波的瞳孔跟踪方法，属于人机交互领域。针对现有红外图像中瞳孔跟踪效果较差的问题，本发明建立一种三通道伪彩色图(TCPCM)的概念，TCPCM充分利用了各通道信息，使瞳孔特征明显，提高了跟踪的稳定性与精确性。针对背景对瞳孔跟踪过程中的干扰问题，建立一种符合瞳孔形态特征和变化规律的瞳孔目标模型，充分区分前景和背景，减小了背景对目标模型的干扰。针对瞳孔位置和形态预测效果较差的问题，本发明建立一种体现瞳孔运动规律的状态转移方程，充分考虑了瞳孔状态变化的各种情况，对瞳孔的位置和形状都能进行有效的预测。本发明通过高质量的特征检测及跟踪，使开发的视线追踪系统的精度达到了满足实时人机交互的水平。

主权项

视线追踪系统中的基于粒子滤波的瞳孔跟踪方法，其特征在于：步骤一：对输入的亮瞳图像、暗瞳图像和差分图像进行特征参数提取；步骤二：记录目标模型，建立用于跟踪的瞳孔模型；步骤三：进行跟踪初始化，开始基于三通道伪彩色图的瞳孔跟踪；步骤四：粒子选择，对三通道伪彩色图中的粒子集合，按照权值分布，随机选择出N个状态，N大于0，构成粒子状态集合；步骤五：粒子传播，建立一种体现瞳孔运动规律的状态转移方程，对粒子状态进行预测，得到新时刻的粒子集合；步骤六：粒子观测，计算出每个粒子的权重；步骤七：最后对目标状态进行估计根据每个粒子的加权平均作为最后的估计，计算得到估计目标的直方图，计算出目标概率权重，如果概率权重大于指定阈值，则认为跟踪成功，按照更新比例α更新目标状态；如果估计目标的概率权重不大于阈值，则认为跟踪失败，不更新目标状态。