理论教育 视线追踪:基于主动红外光源的窄视野摄像机系统参数检测

视线追踪:基于主动红外光源的窄视野摄像机系统参数检测

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:如前所述,基于VOG的视线追踪系统由摄像机、红外光源、图像采集卡、帧同步卡、单片机系统组成。窄视野摄像机系统可以摄取大比例的眼部图像,可进行高分辨率的视线参数检测,获得较高精度的视线方向。但由于摄像机视野较窄,人头部的运动往往受到限制,否则人脸图像将移到摄像机视野以外而无法检测视线方向。因此,窄视野摄像机系统的视线参数检测主要关注的是高精度提取人眼视线特征参数。

视线追踪:基于主动红外光源的窄视野摄像机系统参数检测

如前所述,基于VOG的视线追踪系统由摄像机、红外光源、图像采集卡、帧同步卡、单片机系统组成。摄像机可采用窄视野摄像机或宽视野摄像机。窄视野摄像机系统可以摄取大比例的眼部图像,可进行高分辨率的视线参数检测,获得较高精度的视线方向。但由于摄像机视野较窄,人头部的运动往往受到限制,否则人脸图像将移到摄像机视野以外而无法检测视线方向。因此,窄视野摄像机系统的视线参数检测主要关注的是高精度提取人眼视线特征参数。

在这类视线追踪系统中,人眼特征提取影响最终视线估计精度的原因主要有以下几点:

1)由于角膜反射点(普尔钦斑)一般分布在瞳孔或瞳孔与巩膜交界处,因此角膜反射会造成瞳孔轮廓改变,分割瞳孔过程中易造成瞳孔定位误差。

2)由于相邻的亮瞳和暗瞳图像不是同时采集的。虽然相隔时间很短,但在瞳孔运动情况下,相邻两帧图像中瞳孔目标并不在同一位置上,尤其是在图像采集频率较低的视线追踪系统中。因此,瞳孔运动会造成亮暗瞳差分图像的瞳孔区域不全,造成运动瞳孔定位误差。(www.daowen.com)

3)角膜反射是红外光源在角膜上的反射光点,从形状上看,并不是严格的圆形点。基于瞳孔角膜反射的视线方向估计需提取视线方向参数,即瞳孔中心到角膜反射中心的矢量。因此,必须检测并计算角膜反射光点中心的图像坐标。那么,角膜反射点形状的不规则和边界的不确定性,会造成角膜反射中心的定位误差。

4)由于头部的随机运动,亮暗瞳图像差分后,除保留了瞳孔目标外,图像还残留其他面部信息。这是造成阈值分割法瞳孔定位误差的主要原因。

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