[发明专利]基于眼动和笔触数据的计算机辅助草图绘制的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计领域，具体涉及一种基于眼动和笔触数据的计算机辅助草图绘制的方法和系统。

背景技术

计算机辅助草图设计将计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）与纸上草图的优势结合，利用计算机为草图设计提供更好的支持，从而提高草图设计的效率，甚至激发设计师的创新能力。

研究表明，在设计过程中，图片、视频等内容会对设计师产生刺激作用，在已有的计算机辅助系统中主要是设置固定的间隔时间提供刺激，这种方式会干扰设计思路，对设计师获得灵感造成负面影响。

设计师在草图绘制的过程中可以被划分成两个状态，一个是创意表达状态，另一个则是创意思考状态。处于创意表达状态的设计师明确的知道自己的设计想法，拥有比较清晰的设计思路，不需要额外提供刺激，而处于创意思考状态的设计师则处在想法构思或寻找设计思路的状态中，思维比较散乱，对处于这个状态的设计师提供刺激，可以有效的引发设计师的灵感，激发设计师的设计创新能力。

目前已有一些通过眼动信息和笔触信息进行交互的研究，如申请公开号为CN102221881A的发明公开了一种基于仿生代理与视线追踪兴趣区域分析的人机交互方法，可概括为：（1）设计者进行用户分析，根据用户分析结果设定用户可能关注的兴趣区域；（2）事件交互管理器实时接收分析眼动仪产生的数据，计算用户眼球在屏幕上的焦点位置；（3）事件交互管理器根据得到的用户眼球在屏幕上的焦点位置，分析用户关注的兴趣区域；（4）事件交互管理器将分析用户关注的兴趣区域结果作为非接触性指令控制人机交互界面上仿生代理的表情、动作和语音，对用户进行智能反馈，实现自然、和谐的人机交互。

再如授权公告号为CN101441513B的发明公开了一种利用视觉进行非接触式人机交互的系统，该系统包括：机器视觉单元，用于获取特定光照条件下的使用者面部图像；信息处理分析单元，用于处理面部图像并计算使用者的视线方向，分析使用者眼动状态提取出蕴含使用者命令的信息，识别命令信息决策机器人应反馈的交互信息；交互信息显示单元，用于以能给人产生视觉刺激的方式为使用者提供机器人的反馈信息，并作为机器人与使用者交互的最直接的平台。

上述研究主要集中在通过分析眼动注视位置来分析用户的关注区域，根据用户关注区域隐含的信息跟用户进行交互，后一个发明更进一步提出增加注视位置的有效性判断来滤除用户的无命令眼动信息，这些研究都不涉及通过获取眼动信息来判断用户所处的思维状态以及通过眼动轨迹图预测用户接下去视线落点。

设计师草图过程中的眼动信息和笔触信息在不同思维状态分别表现出不同的特征，可以通过识别眼动信息和笔触信息的特征，判断设计师在草图过程中所处的思维状态，进行交互。

发明内容

本发明提供了一种基于眼动和笔触数据的计算机辅助草图绘制的方法和系统，可以根据设计师绘制草图时的眼动和笔触信息，识别出设计师处于创意思考状态，并在创意思考状态给予刺激，通过预测设计师的注视点位置变化来优化图像刺激源的呈现位置，提高设计师的设计效率以及设计质量。

一种基于眼动和笔触数据的计算机辅助草图绘制的方法，包括以下步骤：

（1）在利用计算机进行草图绘制的过程中，采集设计师的眼动数据和笔触数据，对眼动数据和笔触数据分别进行特征提取，获得眼动特征参数和笔触特征参数。

眼动数据的采集通过眼动仪实现，利用眼动仪中的红外线摄像机采集设计师的眼动数据；笔触数据的采集通过数位板进行，眼动数据和笔触数据的采集同时进行。

所述眼动数据包括设计师的注视点位置、注视时间和瞳孔大小。

根据设计师的注视点位置数据计算设计师的扫视距离，相邻两个注视点位置间的距离为扫视距离。

根据设计师的瞳孔大小计算设计师在草图绘制过程中的瞳孔大小随时间的变化曲线。

所述笔触数据包括笔迹速度和笔迹压力。当设计师的笔迹速度或笔迹压力的监测数值为0时，相应的时间段即为设计师的停顿时间。

所述步骤（1）中对眼动数据和笔触数据分别进行特征提取包括以下步骤：选定一个时间间隔，针对眼动数据，计算该时间间隔内的平均注视时间、平均扫视距离和瞳孔变化率；针对笔触数据，计算该时间间隔内的平均笔迹速度、平均笔迹压力和停顿时间。