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基于双目摄像机和虹膜检测的视线跟踪系统的开题报告
一、研究背景及意义
随着虚拟现实、增强现实、智能家居等技术的快速发展，人机交互越来越广泛地应用于各个领域。其中，视线跟踪技术作为一种重要的交互技术，在眼动追踪、视频监控、游戏控制、电子书阅读等领域具有广泛应用前景。视线跟踪技术的核心是追踪和记录用户的视线轨迹，为后续的分析和应用提供数据基础。因此，如何高精度、高效、低成本地实现视线跟踪技术成为了当前研究的重点。
目前，视线跟踪技术主要分为以下几类：电极式眼动追踪、红外线反射式眼动追踪、多摄像机瞳孔中心定位等。但这些方法存在精度低、成本高、对用户的干扰大等问题，无法满足实际需要。近年来，基于双目摄像机和虹膜检测技术的视线跟踪系统逐渐成为研究热点。该系统通过双目摄像机获取用户的双眼图像，并利用虹膜检测技术精确定位用户的瞳孔中心，实现高精度的视线跟踪。
因此，本研究拟基于双目摄像机和虹膜检测技术，设计并实现一种高精度、高效、低成本的视线跟踪系统，为实际应用提供技术支持。
二、研究内容及方法
本研究的主要内容包括以下两个方面：
1.设计并实现双目摄像机和虹膜检测系统
本研究将采用两种不同类型的摄像机（RGB-D相机和普通相机）作为双目摄像机，通过相机之间的立体匹配，获取用户眼部的三维信息，并通过虹膜检测技术精确定位用户的瞳孔中心。设计并实现该系统的关键在于如何准确地获取用户眼部的三维信息和实现高效的虹膜检测算法。
2.实现基于视线跟踪的交互应用
本研究将通过实现交互应用来验证所设计的基于双目摄像机和虹膜检测的视线跟踪系统的实用性和性能。具体而言，本研究将实现一个虚拟现实交互应用，该应用将基于用户的视线跟踪技术，实现手势识别、物体选择、场景切换等交互功能。
本研究的方法主要包括以下步骤：
1.研究双目摄像机立体匹配算法，实现用户眼部三维信息的获取；
2.研究虹膜检测算法，实现用户瞳孔中心的精确定位；
3.设计并实现基于双目摄像机和虹膜检测的视线跟踪系统，并进行实验验证；
4.基于所设计的视线跟踪系统，实现虚拟现实交互应用，并对其进行实验验证；
5.对所设计的系统和方法进行性能评估和优化。
三、研究预期结果
本研究预期达到以下几个结果：
1.设计并实现一种基于双目摄像机和虹膜检测的视线跟踪系统，实现高精度、高效、低成本的视线跟踪；
2.实现一个虚拟现实交互应用，并验证基于双目摄像机和虹膜检测的视线跟踪系统的实用性和性能；
3.对所设计的系统和方法进行性能评估和优化，为该技术在实际应用中提供技术支持和参考。
四、研究进度安排
本研究的进度安排如下：
1.第一年
（1）对双目摄像机立体匹配算法进行研究，并完成基础模块的设计和实现；
（2）对虹膜检测算法进行研究，并完成基础模块的设计和实现；
（3）对系统接口进行设计，并完成系统的基础框架搭建。
2.第二年
（1）完成系统功能开发，实现视线跟踪系统的设计和实现；
（2）实现基于视线跟踪的交互应用，并完成应用的功能开发；
（3）对系统进行性能测试和评估。
3.第三年
（1）对所设计的系统和方法进行性能优化；
（2）撰写论文并进行检查修缮；
（3）准备学位论文答辩。
五、参考文献
[1]李琨琪.基于双目摄像机虹膜检测的视线跟踪系统研究[D].兰州理工大学，2018.
[2]石文波,石楠,郭玉峰.基于虹膜检测技术的视线跟踪方法[J].控制工程，2017，24（6）：1194-1199.
[3]LiuY，XuZ.Eye-trackingtechnologybasedonbinocularstereoimagingandirissegmentation[J].JournalofComputationalInformationSystem，2016，12（7）：2599-2606.
[4]ZhouT，ZengW，ZhangW.Anovelbi-ocularvision-basedeyepositionmeasurementmethodusingregressed3Dinter-pupillarydistance[C]//2016IEEEInternationalConferenceonMechatronicsandAutomation（ICMA）。IEEE，2016：1131-1136.
[5]LiH，LiM，LiJ，etal.Anovelapproachonpupilcentroiddetectionforrealtimeeyegazetracking[C]//2016ConferenceonInformationScienceandApplications（ICISA）。IEEE，2016：1-3.