專利名稱：視覺(jué)跟蹤智能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是以計(jì)算機(jī)模式識(shí)別方法實(shí)時(shí)跟蹤眼睛視點(diǎn)移動(dòng)變化的視覺(jué)跟蹤控制的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)的大力發(fā)展，以計(jì)算機(jī)控制方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)指令信息智能交互一直是人們的企望。但如何根據(jù)眼睛視覺(jué)觀察移動(dòng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)跟蹤眼睛視點(diǎn)變化、以達(dá)到由眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)變化來(lái)直接控制計(jì)算機(jī)在眼睛注視點(diǎn)位置完成所需指令操作的目的，仍是人機(jī)交互技術(shù)的一大空白和難題。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)在視覺(jué)感知方面存在的以模式識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤眼睛視覺(jué)注視點(diǎn)變化的技術(shù)空白，本發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘惶滓杂?jì)算機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)跟蹤智能控制方法的整體技術(shù)方案，該技術(shù)方案的主要技術(shù)內(nèi)容是①、從頭部圖像中提取已設(shè)定為主觀測(cè)眼的眼睛部件，確定其眼角膜幾何中心；②、將眼角膜幾何中心與其被視范圍幾何中心相對(duì)應(yīng)，確定此時(shí)的眼角膜幾何中心的位置，再以偏離該被視范圍幾何中心最大距離的各邊界點(diǎn)與眼角膜幾何中心對(duì)應(yīng)偏轉(zhuǎn)量之間形成確定關(guān)系，從而構(gòu)成眼角膜幾何中心的視角邊界數(shù)據(jù)比例模型；③、將主觀測(cè)眼部件的眼角膜幾何中心的視覺(jué)注視點(diǎn)偏移量與視角邊界數(shù)據(jù)比例模型按比例對(duì)應(yīng)比較，以獲取在被視范圍內(nèi)的實(shí)際視覺(jué)注視點(diǎn)；④、由計(jì)算機(jī)在該視點(diǎn)位置進(jìn)行所需指令處理。
本發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)峁┑挠?jì)算機(jī)智能化視覺(jué)跟蹤控制方法，改變了現(xiàn)有計(jì)算機(jī)通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等指令輸入設(shè)備使計(jì)算機(jī)被動(dòng)地取得指令的技術(shù)現(xiàn)狀，而是通過(guò)對(duì)眼睛在被視范圍內(nèi)的注視點(diǎn)的實(shí)時(shí)跟蹤，就可確定其真實(shí)的眼睛視覺(jué)觀察點(diǎn)(簡(jiǎn)稱視點(diǎn))的位置，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)主動(dòng)感知方式自動(dòng)獲取人對(duì)機(jī)指令信息，達(dá)到真正的人機(jī)交互使用的目的。本技術(shù)的應(yīng)用為人們計(jì)算機(jī)使用提供了很多方便，使用者可以省去一些鼠標(biāo)等類似操作，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)眼睛就可實(shí)現(xiàn)電腦操作的目的，如由計(jì)算機(jī)自動(dòng)將其指針光標(biāo)隨眼睛視覺(jué)注視點(diǎn)的變化而移動(dòng)控制使用，對(duì)正常人、特別是對(duì)部分殘疾人都能夠真正簡(jiǎn)單地操縱使用計(jì)算機(jī)，本技術(shù)還可應(yīng)用于如由眼睛注視點(diǎn)來(lái)自動(dòng)鎖定實(shí)際操作目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)在該鎖定目標(biāo)所需的指令控制操作等，所以其應(yīng)用范圍非常廣闊。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明專利申請(qǐng)技術(shù)所公開(kāi)的視點(diǎn)跟蹤智能控制方法，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是1、首先確定使用者的主觀測(cè)眼，再由攝像機(jī)來(lái)獲得計(jì)算機(jī)所需的頭部圖像，由圖像處理技術(shù)，包括有圖像增強(qiáng)、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取等方法，從頭部圖像中提取已設(shè)定為主觀測(cè)眼的眼睛部件，確定其眼角膜幾何中心。事實(shí)上以模式識(shí)別來(lái)完成上述過(guò)程的方法非常多，在此僅通過(guò)幾個(gè)實(shí)例起到舉一反三的作用。在該過(guò)程中，可通過(guò)圖像的灰度簡(jiǎn)化方法，在簡(jiǎn)化后的圖像中分割提取主觀測(cè)眼部件，然后由人眼部件的二維圖像中按幾何圖形近似處理方法，確定該眼部件的兩三角形眼白的三角形頂點(diǎn)位置及兩頂點(diǎn)間的距離、眼角膜兩側(cè)圓弧邊緣，由兩圓弧邊緣來(lái)計(jì)算確定眼角膜的幾何中心。
2、眼角膜幾何中心即可視為瞳孔中心，由該瞳孔的變化來(lái)確定注視點(diǎn)的變化。使眼角膜幾何中心注視被視范圍的幾何中心，以便確定此時(shí)眼角膜幾何中心在攝取圖像中的位置。事實(shí)上，眼角膜幾何中心是隨頭部移動(dòng)而移動(dòng)的，可在計(jì)算機(jī)上作二維坐標(biāo)按比例移動(dòng)，從而消除其移動(dòng)誤差。
其次，由眼角膜幾何中心注視該被視范圍偏離其幾何中心四周最大距離的各邊界點(diǎn)，測(cè)定眼角膜幾何中心的各偏轉(zhuǎn)量與其被視范圍的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定眼角膜幾何中心的偏轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)在攝取圖像中的邊界框，從而構(gòu)成眼角膜幾何中心的視角邊界數(shù)據(jù)比例模型。該視角邊界數(shù)據(jù)比例模型則作為計(jì)算機(jī)跟蹤眼睛注視點(diǎn)的一份數(shù)據(jù)標(biāo)本，是作為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)注視點(diǎn)跟蹤提供的媒介。
3、將主觀測(cè)眼部件的眼角膜幾何中心的視覺(jué)注視點(diǎn)偏移量與視角邊界數(shù)據(jù)比例模型按方向、比例對(duì)應(yīng)比較，從而獲取注視點(diǎn)在被視范圍內(nèi)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，即實(shí)際觀測(cè)點(diǎn)。
4、由計(jì)算機(jī)在該視點(diǎn)位置進(jìn)行所需指令處理。
根據(jù)本發(fā)明提供的控制方法，不同的使用者，還可將第1步所形成的主觀測(cè)眼部件的特征圖像及與其對(duì)應(yīng)的視角邊界數(shù)據(jù)比例模型保留起來(lái)，建立特征數(shù)據(jù)庫(kù)，以便在今后的使用中將使用者的主觀測(cè)眼部件與數(shù)據(jù)庫(kù)中的各個(gè)眼部件進(jìn)行比較，找出相同或最為近似的，然后按該相同或最為近似眼部件直接調(diào)取對(duì)應(yīng)的視角邊界數(shù)據(jù)比例模型，從而提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。
權(quán)利要求
1.一種視覺(jué)跟蹤智能控制方法，其特征在于該方法為①、從頭部圖像中提取已設(shè)定為主觀測(cè)眼的眼睛部件，確定其眼角膜幾何中心；②、將眼角膜幾何中心與其被視范圍幾何中心相對(duì)應(yīng)，確定此時(shí)的眼角膜幾何中心的位置，再以偏離該被視范圍幾何中心最大距離的各邊界點(diǎn)與眼角膜幾何中心對(duì)應(yīng)偏轉(zhuǎn)量之間形成確定關(guān)系，從而構(gòu)成眼角膜幾何中心的視角邊界數(shù)據(jù)比例模型；③、將主觀測(cè)眼部件的眼角膜幾何中心的視覺(jué)注視點(diǎn)偏移量與視角邊界數(shù)據(jù)比例模型按比例對(duì)應(yīng)比較，以獲取在被視范圍內(nèi)的實(shí)際視覺(jué)注視點(diǎn)；④、由計(jì)算機(jī)在該視點(diǎn)位置進(jìn)行所需指令處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于以計(jì)算機(jī)二維坐標(biāo)移動(dòng)消除眼角膜幾何中心隨頭部移動(dòng)而移動(dòng)的移動(dòng)誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于將第①步所形成的主觀測(cè)眼部件的特征圖像及第②步對(duì)應(yīng)構(gòu)成的視角邊界數(shù)據(jù)比例模型保留起來(lái)，建立特征數(shù)據(jù)庫(kù)，此后將每次使用者的主觀測(cè)眼部件與數(shù)據(jù)庫(kù)中的各眼部件進(jìn)行比較，找出相同或最為近似的，然后直接調(diào)取該相同或最為近似眼部件的視角邊界數(shù)據(jù)比例模型。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)計(jì)算機(jī)模式識(shí)別方法來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤眼睛視點(diǎn)移動(dòng)變化的視覺(jué)跟蹤控制方法。本方法主要是通過(guò)建立視角邊界數(shù)據(jù)比例模型作為數(shù)據(jù)模仿標(biāo)本，來(lái)實(shí)現(xiàn)眼睛注視點(diǎn)跟蹤。本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)以主動(dòng)感知方式來(lái)自動(dòng)獲取人對(duì)機(jī)指令信息，達(dá)到真正的人機(jī)交互使用的目的。使用者通過(guò)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)眼睛就可實(shí)現(xiàn)電腦操作的目的，因而本技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)G06T5/00GK1570949SQ0313376
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者萬(wàn)眾一 申請(qǐng)人:萬(wàn)眾一