[发明专利]凝视点测量装置及瞳孔、普尔钦亮斑识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝视点测量装置及其相关方法，尤其涉及一种基于视频图像的测量被测对象在显示器表面上的注视点位置的装置及瞳孔、普尔钦亮斑识别方法。

背景技术

眼睛是人类从周围世界中获取信息的重要器官，也是反映人的心理活动的窗口，因此准确测量一个人的凝视点可为研究他的心理活动提供一种重要的手段。凝视点测量装置具有良好的应用前景，比如可用于评价广告设计作品在消费者群体中所产生的效果。广告作为一种信息传递方式，其目的在于推销商品。凝视点测量装置可以将顾客注视广告时的眼动轨迹记录下来，通过分析所记录的数据，广告设计者可以清楚地了解顾客注视广告时的先后顺序，以及顾客对广告的某一部分的注视时间、注视次数、眼跳距离、瞳孔直径或面积的变化情况等，进而可以分析顾客观看广告时的心理活动。这样做有助于广告商了解到广告受众是否按广告设计者的意图去注视广告，是否漏看了广告中的重要信息，比如公司名称、商品名称及品牌标记等。

目前已有的凝视点测量方法主要有三种：眼电图法、感应线圈法和视频图像法。人的眼球是一个带电体，通常情况下角膜与视网膜之间存在几毫伏的电势差。当眼球转动时，眼球周围的电势会随着发生变化，眼电图法就是利用这种现象实现凝视点测量的。感应线圈法是利用电磁感应的原理测量凝视点的。在用感应线圈法测量凝视点时，首先将感应线圈嵌入隐形眼镜中并戴在人眼角膜上，然后在眼睛周围施加3个互相正交的磁场，通过测量线圈中的激励电流可确定眼球的位置和朝向，进而确定被测对象的凝视点位置。 眼电图法和感应线圈法都属于接触式测量方法，因为在用眼电图法测量凝视点时需要在人眼周围的皮肤上放置若干测量电极；在用感应线圈法测量凝视点时需要将感应线圈安放在人眼角膜上。正因如此，在使用这两种方法测量凝视点时会对被测对象产生一定的干扰。与前两种方法相比，视频图像法属于非接触式的测量方法，即用摄像机拍摄眼部图像，然后根据瞳孔和普尔钦亮斑在图像中的位置测量被测对象的凝视点。现有的视频图像法的测量精度与可靠性都不够理想，比如由于人眼的结构比较复杂，因此无法用一组数学公式准确地描述凝视点位置与头部方位之间的关系，这是导致现有视频图像法测量精度低的主要原因。此外能否准确识别出眼部图像中的瞳孔和普尔钦亮斑，是决定视频图像法的可靠性高低的主要因素。在用摄像机拍摄眼部图像时，难免会受到各种因素的干扰而使眼部图像中存在噪声，如果识别算法不可靠就会出现误识别的情况，进而影响视频图像法的可靠性。

发明内容

本发明的目的是基于一个总体发明构思，提供一种无干扰，测量准确、可靠的凝视点测量装置，并提供实现凝视点准确、可靠测量关键技术所在的一种瞳孔识别方法和普尔钦亮斑识别方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是，一种凝视点测量装置，其特征是，它包括支架、摄像机、光源、主机、直流稳压电源、主显示器和辅显示器，所述支架结构是，具有底座，在底座上固定有左立柱和右立柱，在左立柱和右立柱上固定有上额托和下颌托；摄像机、主显示器和辅显示器分别通过各自的端口与主机电连接，光源与直流稳压电源电连接。

所述光源为近红外发光二极管。

在测量凝视点的过程中，被测对象将下颌放在支架中的下颌托上，同时将额头依靠在支架中的上额托上，这样可使被测对象的头部在测量凝视点的过程中基本保持不动。辅显示器放在支架的正前方，用于展现眼动实验需要使用的刺激物。为了避免光源发出的光对被测对象产生干扰，采用近红外发光二极管做光源。将光源发出的红外光照射在被测对象的面部，然后用摄像机拍摄被测对象某一只眼睛的图像，为了避免自然光对成像质量产生不利的影响，在摄像机的镜头内部安装与近红外光源相匹配的窄带红外滤光片。