[發明專利]一種視線追蹤系統Kappa角標定方法及標定裝置

在審

• 申請號: 201811308738.9
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109544640A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 遲健男;盧寧;陳秋月
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06K9/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種視線追蹤系統Kappa角標定方法，其特征在于，包括：

在標定過程中，建立眼球坐標系并確定眼球在標定位置處的視軸方向，根據建立的眼球坐標系及確定的眼球在標定位置處的視軸方向，標定Kappa角的值，其中，眼球坐標系為三維坐標，Kappa角為光軸與視軸之間的夾角；

在視線估計過程中，根據標定的Kappa角的值，確定眼球在標定位置處和任意位置處眼球坐標系之間的變換矩陣，根據確定的變換矩陣，利用眼球在標定位置處的視軸方向實時確定眼球處于任意位置處的視軸方向。

2.根據權利要求1所述的視線追蹤系統Kappa角標定方法，其特征在于，所述建立眼球坐標系并確定眼球在標定位置處的視軸方向包括：

在標定過程中，以角膜曲率中心C₁為原點，以眼球光軸為第一方向軸，以與第一方向軸垂直并相互垂直的任意兩條直線分別為第二方向軸和第三方向軸，建立眼球坐標系，其中，C₁為標定位置；

在屏幕上標定點Pc，由角膜曲率中心C₁和標定點坐標Pc確定眼球在標定位置處的視軸方向。

3.根據權利要求2所述的視線追蹤系統Kappa角標定方法，其特征在于，所述根據建立的眼球坐標系及確定的眼球在標定位置處的視軸方向，標定Kappa角的值包括：

通過公式標定Kappa角的值，其中，E₁為瞳孔中心。

4.根據權利要求3所述的視線追蹤系統Kappa角標定方法，其特征在于，所述根據標定的Kappa角的值，確定眼球在標定位置處和任意位置處眼球坐標系之間的變換矩陣包括：

設眼球在標定位置C₁處，眼球光軸方向向量為O₀＝[x₀ y₀ z₀]^T，視軸方向向量為V₀＝[x′₀ y′₀ z′₀]，角膜曲率中心為

設眼球在任意位置C₂處，眼球光軸方向向量為O₁＝[x₁ y₁ z₁]^T，視軸方向向量為V₁＝[x′₁ y′₁ z′₁]，角膜曲率中心為

在系統相機坐標系下，當眼球從標定位置C₁繞第二方向軸旋轉α角、繞第三方向軸軸旋轉β角并平移到任意位置C₂，眼球坐標系原點平移量為:時，根據第一公式，確定C₁、C₂處眼球坐標系之間的變換矩陣M，其中，第一公式表示為：MO₀＝O₁；

由第一公式得到第二公式：

由第二公式得到第一方程組：

由第二公式得到第二方程組：

根據第一方程組、第二方程組和標定的Kappa角的值，實時確定眼球坐標系的旋轉角α和β；

根據確定的眼球坐標系的旋轉角α和β，結合眼球坐標系原點平移量:確定變換矩陣M。

5.根據權利要求4所述的視線追蹤系統Kappa角標定方法，其特征在于，所述根據確定的變換矩陣，利用眼球在標定位置處的視軸方向實時確定眼球處于任意位置處的視軸方向包括：

根據眼球坐標系中，眼球光軸和視軸之間具有確定的位置關系，則確定任意位置C₂的視軸方向向量V₁為：V₁＝MV₀，所得視軸與屏幕的交點為s₁。