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基于瞳孔空间形态的双眼视线跟踪方法
摘要
双眼视线跟踪是计算机视觉和人机交互研究中的一个重要问题。本文提出了一种基于瞳孔空间形态的双眼视线跟踪方法。该方法通过分析瞳孔在空间上的形状变化，结合双眼瞳孔的位置信息，实现了对双眼视线的精确跟踪。实验结果表明，该方法的跟踪精度较高，可以满足实际应用需要。
关键词：双眼视线跟踪；瞳孔空间形态；计算机视觉；人机交互
Abstract
Binoculargazetrackingisanimportantproblemincomputervisionandhuman-computerinteractionresearch.Inthispaper,weproposeabinoculargazetrackingmethodbasedonthespatialmorphologyofthepupil.Byanalyzingtheshapechangeofthepupilinspaceandcombiningthepositioninformationofthepupils,themethodrealizestheaccuratetrackingofthebinoculargaze.Experimentalresultsshowthatthetrackingaccuracyoftheproposedmethodishigherandcanmeetthepracticalapplicationneeds.
Keywords:binoculargazetracking;spatialmorphologyofthepupil;computervision;human-computerinteraction
引言
双眼视线跟踪是计算机视觉和人机交互研究中的一个重要问题。它可以应用于诸如眼动追踪、人机交互、虚拟现实等领域。目前，常见的双眼视线跟踪方法包括云台式跟踪、视网膜映射跟踪、瞳孔跟踪等方法。然而，这些方法都存在不同程度的局限性，例如云台式跟踪的成本高、视网膜映射跟踪需要高分辨率的图像、瞳孔跟踪容易受到环境影响等等。因此，研究一种高效、准确的双眼视线跟踪方法具有重要意义。
本文提出了一种基于瞳孔空间形态的双眼视线跟踪方法。该方法通过分析瞳孔在空间上的形状变化，结合双眼瞳孔的位置信息，实现了对双眼视线的精确跟踪。实验结果表明，该方法能够有效地解决现有方法存在的问题，并取得了较好的跟踪效果。
主体部分
1.瞳孔空间形态
瞳孔是人眼中的黑色圆形区域，其大小会根据环境光线的强弱而变化。瞳孔空间形态是指瞳孔在三维空间中的形状和大小。我们可以通过计算出瞳孔在空间中的三维坐标，利用数据处理技术对其进行形态分析。如图1所示，我们可以得到瞳孔的三维坐标以及瞳孔的轮廓线，进而得到其空间形态信息。
2.双眼视线跟踪方法
在双眼视线跟踪中，我们需要确定双眼瞳孔的位置信息，以及瞳孔在空间中的形态信息。具体步骤如下：
(1)瞳孔检测。通过图像处理方法对眼部图像进行处理，得到瞳孔位置信息。
(2)三维空间重建。利用计算机视觉技术，将瞳孔在2D图像中的位置信息转换为在三维空间中的坐标信息。
(3)矢量化处理。将瞳孔轮廓线进行矢量化处理，得到其空间形态信息。
(4)双眼视线跟踪。结合双眼的瞳孔位置信息和空间形态信息，利用数学模型求解出双眼视线的位置。
3.实验与结果
为验证该方法的有效性，我们进行了一系列实验。实验中采用了一些常用的双眼视线跟踪数据集，比如GazeCapture、EyeLike等。在实验中，我们对比了该方法和一些常用的跟踪方法，包括瞳孔跟踪、视网膜映射跟踪等方法。实验结果显示，该方法的跟踪精度较高，能够应用于实际场景中。
结论
本文提出了一种基于瞳孔空间形态的双眼视线跟踪方法。该方法利用数学模型，通过分析瞳孔在空间上的形状变化，结合双眼瞳孔的位置信息，实现了对双眼视线的精确跟踪。实验结果表明，该方法具有较高的跟踪精度，能够满足实际应用需要。这一方法对于实现更加自然的人机交互、设计更加智能的虚拟现实和增强现实等具有重要实际意义。