[发明专利]低视力驾驶员的视线跟踪校准系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种驾驶员的视线跟踪校准系统，尤其是对于配戴助视器的低视力驾驶员的望远镜瞄点跟踪校准系统，通过本系统的应用可以为低视力驾驶员的驾驶行为研究提供客观准确的视线跟踪数据。

背景技术

随着人们寿命的增长，与年龄相关的低视力人群数量也在增加。根据美国2000年的人口统计，估计有240万美国成年人是低视力(矫正后的最佳视力低于20/40)。因为不能满足视力要求，许多人失去了驾驶机会，从而对生活质量造成了影响。从50年代开始用于视力辅助工具，既在眼镜上固定望远镜的助视器，并在60年代开始用于驾驶。利用助视器望远镜提供的放大作用，可以补偿视力的下降。目前，在美国有39个州允许低视力人群使用助视器驾车。大多数时候，助视器用户使用常规镜片部分观察周围环境，对视场没有影响；用户通过轻微的低头，间歇地使用助视器望远镜来观察路面情况，如读取路牌、观察交通信号灯等。通过1-2秒的望远镜扫描，助视器用户可以识别观察对象的高分辨率的细节信息。虽然国外配戴助视器驾驶车辆是一个合法的选择，但助视器望远镜的使用将对驾驶提供帮助或影响驾驶始终是一个有争议的问题。但助视器驾驶的支持方和反对方都同意助视器望远镜会造成环状的光学盲区。根据望远镜的放大倍数，通过望远镜观察景物时，放大的视场会比不放大的正常视场占据更大的视网膜区域。这样在望远镜的视场周围就形成了一个环形的盲区。因此当配戴助视器的驾驶员发生交通事故时，很难判定是由于望远镜较窄的视场可能遮挡相关的场景或者由于驾驶员没有使用望远镜而看不到重要的交通标志等信息造成的交通事故。通过收集助视器驾驶员在日常驾驶行为中对望远镜的使用情况及利用望远镜能看到什么对解决上述问题是非常关键的。

根据现有技术所存在的问题，研制一种低视力驾驶员的视线跟踪校准系统。通过采用助视器望远镜的视线跟踪方法，使望远镜瞄点在道路场景图像中的计算方法中，实现准确的判断驾驶员通过望远镜在观察什么。而校准是视线跟踪方法的核心内容。通常情况下，视线跟踪的校准方法要求用户注视屏幕上网格状排列的校准点，同时记录标签或特征点的位置，一般是在室内进行，并且校准点是位于计算机屏幕上。然而如果校准点较多，准确定位每一个校准点将比较繁琐且容易出错。特别对于低视力驾驶员，因为视力较差，完成这种繁长的校准过程将是非常困难的。当然校准点的数量可以通过增加摄像机和红外光源的数量而减少，但这将增加系统的花费和复杂度。而本发明研制了一种功能完备的低视力驾驶员的视线跟踪校准系统，该校准方法不采用固定校准点，从而克服了上述限制。

发明内容

为了克服现有的视线跟踪校准方法在计算机屏幕上进行的限制及要求较多校准点而不能在实际驾驶环境中进行的不足，本发明的目的是提供一种新的视线跟踪校准方法，该校准方法不仅能用于助视器驾驶员的望远镜瞄点跟踪的校准，而且能方便地应用于实现驾驶环境下的校准过程，可以由操作员代替低视力驾驶员完成，不需要低驾驶力驾驶人员参加校准过程。

本发明所述的一种低视力驾驶员的视线跟踪校准系统，其特征在于：由视频监控系统、助视器校准器系统、防风挡玻璃图像反射系统、计算机软件控制系统所组成。通过采用激光发射器进行校准点定位、视频图像处理方法自动检测校准点在道路场景图像中的位置。在助视器眼镜框上粘贴红外反射标签，跟踪助视器望远镜的运动方向；因此该校准方法与助视器有关，而与配戴助视器的低视力驾驶员无关，以此可以由操作人员代替驾驶员完成。

本发明所述防风挡玻璃图像反射系统由固定在后视镜的前面用于记录道路和交通场景视频图像的广角摄像机、固定在驾驶员处的风档玻璃上用来记录粘贴在眼镜框上的红外反射标签来跟踪望远镜瞄点的具有带通滤波的红外摄像机和固定在风档玻璃的右侧来记录驾驶员的头部和身体运动情况的摄像机所组成。通过三台摄像机的组合，实现在校准过程中自动建立红外反射标签和道路场景图像中激光点位置的对应关系，然后采用插值的方法进行视线跟踪。对于道路场景摄像机可以由二台摄像机组成，从而提供更宽的视场。

本发明所述的助视器校准器系统的特点是，在校准过程中在驾驶员配戴安装了激光发射装置的校准器。在视线跟踪时不需要配戴校准器，只配戴助视器即可；不需要任何固定的校准点，而是采用图像处理的方法跟踪激光点的位置，将激光点在任意图像帧中的位置作为校准点来处理。