面向多设备交互的眼动跟踪方法

当前,越来越多的人机交互应用需要依靠多个设备共同完成,传统针对单个设备的眼动跟踪方法已很难适应多设备交互的需求.为此,提出一种面向多设备交互的眼动跟踪方法.针对用户眼球运动幅度显著变大给图像识别带来的影响,采用待选瞳孔区域和瞳孔中心识别相结合的方法识别瞳孔;同时对普洱钦斑位置进行预测,插补识别过程中丢失的普洱钦斑;在此基础上,建立瞳孔-普洱钦斑反射向量.另一方面,利用边缘检测方法识别设备屏幕,并通过建立不同设备屏幕的顶点位置列表,比较屏幕形状和面积以区分不同设备;再根据瞳孔-普洱钦斑反射向量进行眼动注视点坐标拟合计算,并结合头部运动误差补偿方法提高多设备之间眼动注视点坐标的计算精度.最后设计开发了头戴式眼动跟踪系统Multi Gaze,用户测试结果表明,文中方法在多设备交互环境下能有效地提高注视点计算精度.     

用于移动设备人机交互的眼动跟踪方法

传统眼动跟踪设备构造复杂、体积和重量大,通常只能以桌面固定方式使用,无法支持普适计算环境下的移动式交互.为此,提出一种面向移动式交互的眼动跟踪方法,包括眼动图像处理、眼动特征检测、眼动数据计算和眼动交互应用4个层次.首先对眼球红外图像进行滤波、二值化处理,进而基于瞳孔-角膜反射法,结合二次定位和改进的椭圆拟合方法检测瞳孔,设计缩放因子驱动的模板匹配法检测普洱钦斑;在此基础上,计算注视点坐标等眼动数据;最后设计与开发了一个基于单个红外摄像头的头戴式眼动跟踪原型系统.实际用户测试结果表明,该系统舒适度适中,并具有较高精度和鲁棒性,从而验证了文中方法在移动式交互中的可行性和有效性.     

一种实时的无线高速视频眼震追踪系统

针对良性阵发性位置性眩晕(BPPV)诊断中视频眼震记录仪存在的分辨率低、帧率低、抗干扰能力不足的问题,提出了一种实时的无线高速视频眼震追踪系统。基于ARM Cortex-A7构架和最新5 G WiFi模块设计了高速无线传输的核心控制板,使用MIPI相机接口保证了视频的高速采集,采用H. 265高性能编码技术实现视频的无损压缩,通过RTSP实时网络传输协议完成无线传输网络构建,终端通过无线网络接收眼震视频,进行基于暗瞳的实时眼震追踪算法分析获取眼震信息。在视频分辨率、帧率对系统精度的影响与不同传输方式的抗干扰能力,实验结果表明:提出的高速视频眼震分析系统精度高、抗干扰能力强,能准确获取眼震轨迹,为疾病的诊断奠定了基础。     

基于最小二乘原理的牛眼虹膜分割方法

近年来,动物虹膜识别有成为一种新的动物标识技术的趋势,对于肉类食品安全控制具有潜在的应用价值.提出了一种基于最小二乘原理的牛眼虹膜分割方法,根据牛眼虹膜的结构特征,利用最小二乘原理分别进行内外椭圆拟合.内椭圆利用牛眼瞳孔的边缘直接拟合;外椭圆通过在牛眼虹膜外边缘点中随机选择若干个边缘点来拟合,避免了外边缘点的噪声影响,然后通过计算外边缘点和拟合外椭圆间的距离来寻找最合适的外椭圆;最后通过几何方法进行牛眼虹膜归一化.实验结果表明,该方法与其他传统算法相比,运算速度快,具有较好的拟合精度.     

实验动物眼动的视频测量

设计了一种基于视频图像的实验动物眼动测量方法。该方法对猕猴观察不同注视点时的眼睛进行成像,通过图像处理得到瞳孔在眼睛中的相对位置数据,从而计算出所观察的注视点的位置。由瞳孔中心位置确定眼睛实际注视点的标定算法,并对系统性能进行了分析。     

视频眼震图中的瞳孔定位与转角测定方法

针对在大噪声环境下视频眼震图中瞳孔的精确定位及准确测定转角的问题,提出了一种新方法.该方法首先运用模板匹配方法实现了在大噪声环境下瞳孔的精确定位,接着运用最大互信息量方法解决了转角测定的问题.在模拟图上测试,取得了满意的效果.     

一种用于目标定位与跟踪的椭圆拟合方法

给出了一种适用于数字闭合曲线的椭圆拟合方法。该方法利用闭合曲线的傅立叶级数表示的直流分量和一次分量实现对闭合曲线的椭圆拟合，可以避免通常椭圆拟合方法中的矩阵求逆问题。在对目标轮廓无先验知识的情况下，一次便可得到其拟会椭圆方程的所有参数，从而确定其方位。     

眼动跟踪研究进展与展望

眼动跟踪是指自动检测瞳孔中心位置或者识别三维视线方向及注视点的过程, 被广泛应用于人机交互、智能驾驶、人因工程等. 由于不同场景下的光照变化、个体眼球生理构造差异、遮挡、头部姿态多样等原因, 眼动跟踪的研究目前仍然是一个具有挑战性的热点问题. 针对眼动跟踪领域,首先概述眼动跟踪研究内容, 然后分别论述近年来瞳孔中心检测及视线估计领域的国内外研究进展, 综述目前眼动跟踪主要数据集、评价指标及研究成果, 接着介绍眼动跟踪在人机交互、智能驾驶等领域的应用, 最后对眼动跟踪领域的未来发展趋势进行展望.     

三次B样条曲线拟合的虹膜定位

采用圆检测定位虹膜内外边界的方法是当前虹膜定位的主流算法.当虹膜图像分辨率很高时,圆曲线不能准确地拟合虹膜真实边界,特别是受瞳孔收缩影响很大的内边界.而采用三次B样条曲线能够很好地拟合内边界.为了提高定位效率,首先运用质心探测方法分割出瞳孔区域,然后在瞳孔区域中搜索内边界点,采用三次B样条曲线精确拟合内边界;最后利用Canny算子检测外边界,并采用圆曲线的最小二乘拟合外边界.运用Bath大学虹膜库中的1000幅虹膜图像对该定位算法进行测试,内边界定位时间0.0203s、准确率99.2％;外边界定位时间2.0277s,准确率98.9％,满足准确、高效的定位要求.     

曲线相似度眼型分类

针对人脸面部图像中人眼型分类问题,利用眼睑曲线的不同形状,提出一种基于眼睑轮廓曲线相似度与眼型指数相结合的人眼分类方法。采用基于轮廓的形状描述方法,在获取眼睛初始特征点的基础上增加采样点;然后根据上、下眼睑采样点与内、外眼角点,通过最小二乘法拟合得到上、下眼睑曲线方程;通过眼睑曲线方程计算出上、下眼睑采样点的斜率,利用归一化互相关系数描述上、下眼睑采样点斜率相似度;通过眼睑曲线方程计算眼型指数,与斜率相似度结合使用,达到眼型分类的目的。主要贡献是:定义了上、下眼睑轮廓曲线及其相似度,通过关联眼型指数进行眼型分类。使用该方法对标准眼、圆眼、眯缝眼、细长眼4种眼型进行分类,获得了85.17%的正确率。实验表明,所提方法易于实现,并且具有良好的眼型分类效果。     

瞳孔中心快速定位方法研究

眼球运动是获得和揭示大脑工作信息的重要途径。近年来的研究多将眼球建模成圆或椭圆,利用Hough变换检测圆或椭圆,从而达到瞳孔中心定位的目的。传统的Hough变换（含随机Hough变换）的实时性较差,而为了获得更加准确有效的眼球运动信息,采集帧率往往需要超过100 f/s。为此,利用VOG的暗瞳特性及二值化后瞳孔图像圆的唯一性,通过Video Oculographic（VOG）设备采集眼部视频,对Hough变换进行改进,对预处理过的二值图像进行边缘提取,同时选取边缘上的三点通过点Hough变换得到一个参数组,再用数学期望替代传统Hough变换投票方式,对所有参数组求数学期望,得到最终瞳孔中心。实验证明,该方法可行、精确、稳定。     

暗环境下的瞳孔波动检测

在测试暗适应能力的过程中,瞳孔的波动受到多种因素影响,导致检测存在一定误差。本文通过将瞳孔图像转换成极坐标形式,使用分段阈值精确提取瞳孔边缘,并引入周期性光刺激,在频域上分析瞳孔对于光刺激的响应,从而有效检测出暗环境下由于光刺激引起的波动。实验结果表明,本方法在暗环境下能有效检测出瞳孔波动。     

Parametric characterization of the form of the human pupil from blurred noisy images

The fluctuation of the human pupil is an important parameter in order to make non-invasive diagnosis of many different diseases and in several clinical applications. The relevant measurement device, the pupillometer, consists in a CCD camera, which shoots the pupil. We suppose that the measured image is blurred by a Gaussian kernel and corrupted by an additive white noise; moreover an elliptic shape for the pupil is assumed. We here present the extension of a multiscale approach for edge detection to identify some parameters of the pupil: the location of its centre, the length of the semi-axes and the orientation of the corresponding ellipse. The chosen method requires knowledge about the degradation parameters of the assumed model; so we first present a simple but efficient method to determine such quantities for the measured image. Then we apply the edge detection procedure to identify points close to the pupil edge, within a chosen probability. Finally we find the optimal ellipse fitting a suitable subset of the previously detected edge points. Results are presented, with comparisons to other approaches for edge finding.     

雷达动态探测目标的仿真建模

对雷达动态探测目标过程进行了分析,提出了雷达探测目标仿真模型的方法,设计了雷达目标检测、多目标滤波跟踪、资源调度管理等数字模型.实际应用表明,这些模型能够满足数据融合中雷达探测目标数据的需求,其建模方法对数据融合传感器模型的建立具有实际指导意义.     

周期性动态对白框的傅里叶模型及渲染技术

动态对白框是动漫、游戏及社交应用中新出现的一种气氛烘托手法,但相关的研究还非常匮乏。为此提出了周期性动态对白框的数学模型,并研究了它的呈现及编辑技术。将动态对白框表达为固定基线和动态曲线的叠加,其动态曲线的每个控制点都表达为一组傅里叶系数,并通过傅里叶合成的方式实现周期性的动态效果。提出了多种对白框的渲染风格,以实现多种实时呈现效果。提出了主题模板和笔式编辑工具,为用户提供直观的方式以编辑、创作包含大量参数的周期性动态对白框模型。实现了周期性动态对白框原型创作系统,并构造出多种动态对白框特效,验证了该技术可实现新颖的、多样化的气氛烘托效果。     

基于VC＋＋6．0的浮选泡沫图像识别系统

浮选生产过程涉及许多变量以及存在严重的非线性,很难建立精确的数学模型,它的监控一直是困扰控制技术人员的难题。文中设计开发了一个用于选厂自动控制的浮选泡沫图像识别系统，并给出该系统VisualC 6．0的部分实现。利用该系统可以计算浮选泡沫图像的一些物理参数，通过这些物理参数以及浮选泡沫图像识别实验可以建立一定的数学模型，再通过这些数学模型可以精确预测浮选过程的工艺技术指标,从而为选厂过程的在线控制提供可靠数据依据。     

基于气体传感器动力学模型的细菌分类研究

对于气体传感器获得的样本数据,常规的处理方法是基于样本的表象来提取特征进行分类,具有固有的局限性.基于热电子发射理论和等温吸附理论,对气体传感器的电压响应值与温度、样本浓度等参数建立数学方程,将方程简化,构造了简易的响应动力学模型.通过主成分分析,降低样本维数.将模型向降维后的样本数据拟合,可得到模型的一组系数,作为样本的特征值.将特征值集合运用模式识别方法进行训练,测试分类性能.实验结果显示:分类预测的准确率较高.     

傅里叶空间变换处理带噪声进化算法的研究

鉴于进化算法处理实际优化问题时受到的噪声干扰,提出了一种新的数学去噪方法（Fourier Space Transform,FST）。建立噪声环境下进化计算中新的适应函数计算模型;对该模型下计算所得的个体适应值进行傅氏空间变换,运用滤波方法处理;通过傅氏逆变换得到处理后的适应值,通过比较它们模值的大小,选出优秀个体。实验结果表明,FST方法不仅对噪声处理有很好的效果,而且计算代价低,稳定性好。     

一种基于神经网络算法的高精度拟合传感器温度特性曲线的方法

为了有效改善传感器温度补偿特性,提出了基于傅立叶基函数神经网络算法的温度特性曲线拟合模型.分析了算法的收敛性,为学习率的选择提供了理论依据.给出了对掺杂苯的SnO2纳米传感器的灵敏度-温度特性曲线进行拟合的实例.结果表明基于傅立叶基函数神经网络算法的传感器温度特性拟合曲线具有高的光滑性和高的拟合精度(10-6),因而是一种有效的温度特性曲线拟合方法.     

基于谱的三维随机海浪数值模拟研究

为有效地模拟三维波浪,从已有的统计观测结果出发,应用P-M谱和SWOP方向函数的基础上,建立了风浪的三维随机波面数学模型,该模型采用多个随机余弦波叠加来模拟随机波浪曲面。最后利用Matlab实现了该算法,结果表明这种方法能有效地模拟三维随机海浪。