[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

本發明提供一種視線追蹤系統Kappa角標定方法及標定裝置，能夠實時確定眼球處于任意位置處的視軸方向。所述方法包括：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。本發明涉及圖像處理領域。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，特別是指一種視線追蹤系統Kappa角標定方法及標定裝置。

背景技術

視覺跟蹤系統的實現方法經歷了一個很漫長的過程。從早期的直接觀察法，到后來發展成眼電圖法(EOG)、接觸鏡法，瞳孔角膜反射法等等。一般來說，視線跟蹤系統可以分為接觸式和非接觸式兩大類，由于接觸式跟蹤系統需要在試驗者眼部貼上一些輔助感應器(如電極，眼帖片等)，這對試驗者產生了很大的干擾，給使用者帶來了極大的不便。同時隨著攝像機及計算機技術的逐步發展，傳統的接觸式方法也因而逐漸被非接觸式的光學圖像技術所代替。

基于瞳孔角膜向量(Pupil-Corneal reflection，PCR)反射技術的2D視線跟蹤系統對頭部的位置比較苛刻，視線跟蹤的誤差也隨著頭部的運動(例如，平移、轉動和俯仰)急劇增加，這也是阻礙這種技術廣泛應用的主要原因。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種視線追蹤系統Kappa角標定方法及標定裝置，以解決現有技術所存在的由于頭部運動，導致視線跟蹤誤差大的問題。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種視線追蹤系統Kappa角標定方法，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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