[發明專利]一種頭戴式眼動儀注視點像素坐標系同一化方法

在審

• 申請號: 202011280207.0
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112381875A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 王琳虹;李洪濤;李俊達;陳宜欣;劉文龍;別一鳴
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/80;G06F17/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 時起磊

一種頭戴式眼動儀注視點像素坐標系同一化方法，本發明涉及頭戴式眼動儀注視點像素坐標系同一化方法。本發明的目的是為了解決現有使用頭戴式眼動儀過程中，當佩戴者處于不同的頭部姿態時，頭戴式眼動儀輸出的注視點坐標與同一注視點在基準像素坐標系內的注視點坐標發生偏移，導致位置定位準確率低的問題。過程為：在眼動儀中建立基準坐標系；采用移動均值濾波器對三軸加速度數據序列中第i個數據進行平滑處理進行平滑處理；計算眼動儀佩戴者頭部繞x軸、y軸、z軸旋轉角度；計算頭戴式眼動儀的旋轉矩陣；計算基準坐標系下頭戴式眼動儀的旋轉矩陣；計算頭戴式眼動儀調整后的注視點位置。本發明用于頭戴式眼動儀數據處理領域。

技術領域

本發明涉及頭戴式眼動儀數據處理領域，特別是涉及頭戴式眼動儀注視點像素坐標系同一化方法。

背景技術

隨著眼動儀向智能化，系列化，便攜化方向的發展，其理論研究以及在心理學等眾多分支領域中的應用得以迅速發展，并且由于頭戴式眼動儀具有便攜性好、方便應用于各種戶外場景的優點，頭戴式眼動儀在基于眼動行為的工效學、交通心理學、網站頁面布局、圖畫觀看視覺搜索和模式識別等諸多研究領域得到廣泛的應用。但是在使用頭戴式眼動儀時，當佩戴者頭部處于不同姿態下，頭戴式眼動儀輸出的注視點坐標與同一注視點在基準像素坐標系內的注視點坐標發生偏移，進而對基于頭戴式眼動儀的視覺搜索行為等相關領域研究造成極大的影響。目前相關研究人員一般采用人工標定法對注視點位置進行手動調整，首先拍攝一張全景圖片，然后在視頻內尋找頭部姿態轉換后的注視點位置，并將其手動打點至上述全景圖片中，由于該方法采用人工作業，工作量較大，效率較低。綜上所述，建立一種輸入參數易獲取，可對不同頭部姿態下眼動儀坐標系進行同一化的方法十分重要。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有使用頭戴式眼動儀過程中，當佩戴者處于不同的頭部姿態時，頭戴式眼動儀輸出的注視點坐標與同一注視點在基準像素坐標系內的注視點坐標發生偏移，導致位置定位準確率低的問題，而提出一種頭戴式眼動儀注視點像素坐標系同一化方法。

一種頭戴式眼動儀注視點像素坐標系同一化方法具體過程為：

步驟一：在眼動儀中建立基準坐標系；

采集頭戴式眼動儀中的x軸加速度、y軸加速度、z軸加速度分別為A_x、A_y、A_z，x軸角速度、y軸角速度、z軸角速度分別為G_x、G_y、G_z，注視點坐標為(g_x，g_y)；

步驟二：采用移動均值濾波器對步驟一中的三軸加速度數據序列中第i個數據A_x[i]、A_y[i]、A_z[i]進行平滑處理，濾波后輸出的x軸加速度、y軸加速度、z軸加速度數據a_x[i]、a_y[i]、a_z[i]分別為：

式中，l為濾波窗口長度；

步驟三：通過步驟二中濾波后的x軸加速度、y軸加速度、z軸加速度數據a_x、a_y、a_z計算眼動儀佩戴者頭部繞x軸旋轉角度α為：

步驟四：通過步驟三中得到的佩戴者頭部繞x軸旋轉角度α，計算頭戴式眼動儀繞x軸旋轉矩陣R_x為：

步驟五：通過步驟一中的y軸角速度G_y，計算眼動儀佩戴者頭部繞y軸旋轉的積分角度θ_y；

步驟六：利用最小二乘法計算步驟五中得到的眼動儀佩戴者頭部繞y軸旋轉的積分角度θ_y的趨勢項參數矩陣[p，q]；