操控員視線跟蹤技術(shù)研究

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1、＞Ｉ密級公開分類號ＴＰ３９１．４？＿方知ＸＩＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ碩士學(xué)位論文題目：操控員視線跟蹤技術(shù)研究—作者：張文強(qiáng)指導(dǎo)教師：王長元教授＿＇申請學(xué)位學(xué)科ｓ計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)２０１８年５月４日密級公開分類號TP391.4XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY碩士學(xué)位論文題目:操控員視線跟蹤技術(shù)研究動態(tài)測量技術(shù)研究四號楷體作者：黑體4張文強(qiáng)號指導(dǎo)教師：王長元教授申請學(xué)位學(xué)科：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)2018年5月4日操控員視線跟蹤技術(shù)研究學(xué)科：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究生簽字：指導(dǎo)老師

2、簽字：摘要隨著社會和科技的不斷進(jìn)步，視線跟蹤技術(shù)得到了越來越多的重視，并且在人機(jī)交互、助殘、疲勞駕駛檢測、航空醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。操控面板的操作對于操控員成功執(zhí)行任務(wù)尤為重要，為了提高操控面板執(zhí)行的安全性，需要操控員對操控面板的實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并針對隨機(jī)發(fā)生的異常顯示情況進(jìn)行及時處理。針對上述問題，研究操控員的視線落點(diǎn)和操控面板中異常顯示區(qū)域之間的關(guān)系成為了該領(lǐng)域的重點(diǎn)。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)方面的技術(shù)改進(jìn)，具體研究內(nèi)容如下。首先，對操控員的視線參數(shù)進(jìn)行提取，采用現(xiàn)有的視線參數(shù)檢測方法和改進(jìn)的單攝像機(jī)四紅外光源系統(tǒng)采集面部圖像，然后對瞳孔中心和普爾欽斑點(diǎn)進(jìn)行

3、識別。為了提高系統(tǒng)的檢測效率，提出了粒子濾波和卡爾曼濾波相結(jié)合的瞳孔跟蹤算法。其次，在視線估計(jì)過程中，文中根據(jù)瞳孔中心和普爾欽斑之間的關(guān)系建立非線性多項(xiàng)式映射模型，實(shí)現(xiàn)視線落點(diǎn)估計(jì)。為了克服頭部運(yùn)動對視線估計(jì)精度的影響，采取頭部空間姿態(tài)估計(jì)來進(jìn)行補(bǔ)償處理。分析了視線估計(jì)誤差產(chǎn)生的原因，并提出了對應(yīng)的解決方案，并取得了良好的效果。最后，研究操控員視線落點(diǎn)和異常顯示區(qū)域匹配，并采用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)。利用計(jì)算機(jī)屏幕模擬操控面板區(qū)域，系統(tǒng)模擬異常顯示情況發(fā)生并獲取該區(qū)域坐標(biāo)位置，然后判斷操控員當(dāng)前視線落點(diǎn)和異常顯示區(qū)域之間的位置關(guān)系，并做出相應(yīng)反饋。對于人眼存在的跳動或米達(dá)斯接觸等問

4、題，文中采用連續(xù)幀檢測的解決方案。研究結(jié)果表明，在操控面板發(fā)生異常且操控員視線落點(diǎn)不在異常顯示區(qū)域內(nèi)時，文中給出的解決方案促使系統(tǒng)能夠及時做出提醒處理，為該領(lǐng)域的研究提供一定的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：視線跟蹤；視線落點(diǎn)；異常顯示區(qū)域；瞳孔跟蹤；頭部運(yùn)動；米達(dá)斯接觸ResearchonEyeTrackingTechnologyofOperatorDiscipline:ComputerapplicationtechnologyStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractWiththecontinuousimprovementofsociety,s

5、cienceandtechnology,eyetrackingtechnologygetsmoreandmoreattention,andhasawiderangeofapplicationprospectinthefieldsofhuman-computerinteraction,assistive,fatiguetest,aviationmedicalresearchandothers.Itisparticularlyimportantforthesuccessfulmissionofpilotwiththeoperationofthecontrolpanel.Toimprov

6、ethesafetyofthecontrolpanelexecution,itrequiresthepilottomonitorthereal-timestatusofcontrolpanel,anddealwiththerandomoccurrenceofabnormaldisplaysituationinatimelymanner.Aimingattheaboveproblems,therelationshipbetweenthesightlocationoftheoperatorandtherandomabnormaldisplayareainthecontrolpanelh

7、asbecomethefocusofthisfield.Onthebasisofexistingresearch,thispapercarriesoutseveraltechnicalimprovementsonrelatedaspects,andthespecificresearchcontentsareasfollows.Firstly,itextractsthesightparametersofpilot,adoptstheexistingsightparame