1、眼睛是人類從周圍世界中獲取信息的重要器官,也是反映人們心理活動的窗口。信息加工在很大程度上依賴于視覺,約有80％～90％的外界信息是通過人的眼睛獲得的。從視覺獲取的信息不僅數量多,而且真實可靠。因此,視線計算和注視點跟蹤技術在醫(yī)學治療、心理學研究和人機交互等與人的視覺相關的領域有著非常廣泛的應用。 國內外目前已有的視線計算方法很多,其中Wang等人提出的“單圓”算法硬件配置相對簡單。在該方法的基礎上,本文提出了一種基于透視投影下

2、圓-橢圓三維映射關系的視線計算新方法。由于一般情況下眼睛的虹膜為一個圓,我們將虹膜平面的法線向量作為視線方向,視線向量可以根據虹膜在圖像平面中的投影橢圓參數計算得到,且該向量為相機焦距的函數。對于未標定的圖像,相機的焦距未知,為確定正確的視線方向,我們提出了三個向量共面的約束條件。我們認為,當人們注視某一固定目標時,兩眼的視線向量以及左右虹膜中心點連線的向量應該是共面的。分別提取眼睛圖像中左右虹膜的邊緣并擬合為橢圓,根據透視投影下圓-橢

3、圓的三維映射關系,將三個向量共面作為視線計算的約束條件,可以同時計算得到實際的視線向量和相機的焦距值。 虹膜邊緣特征點提取的精度將直接影響橢圓擬合的精度,最終也必將影響視線向量計算的精度。本文將虹膜邊緣特征點的提取分為兩步,以盡可能多的提取出虹膜的邊緣象素點,提高最終橢圓擬合的精度。首先,通過迭代的最佳閾值法分割眼睛圖像并使用形態(tài)學邊緣檢測算子提取分割后圖像的邊緣,再用Hough變換提取邊緣圖像中虹膜的有效邊緣象素點,并通過最小

4、二乘法擬合為橢圓；然后,在此基礎上通過射線法進一步提取虹膜剩余部分的邊緣象素點。最后對前兩步得到的橢圓參數進行進一步優(yōu)化,以提高擬合后橢圓的精度。 分別通過模擬數據與實際眼睛圖像進行實驗,分析了本文提出的視線計算方法的可行性與魯棒性,以及本文給出的視線計算方法的視線向量與注視點計算的誤差情況。實驗的結果比較理想,充分證明了本文提出的視線計算方法的可行性。 與Wang等人的方法相比,本文提出的視線計算方法不需要計算眼角以及