[发明专利]基于眼动控制的人机交互方法

说明书

本发明公开了一种基于眼动控制的人机交互方法，其中，包括：人眼瞳孔定位和眼动特征提取；其中，进行基于灰度信息的瞳孔中心定位，包括：第一阶段：人眼定位阶段；第二阶段：瞳孔边缘检测阶段；第三阶段：瞳孔中心定位阶段；基于视觉点移动的眼动特征信息提取，包括：计算注视点偏移量以及视点偏移量映射：基于获取的前后两帧图像的位移差，让眼睛来回移动对屏幕上坐标标定的点进行校准，利用最小二乘曲线拟合算法对映射函数进求解；获得眼动特征信息后，基于获得的眼动控制位移和角度信息，进行相应的系统消息响应。本发明基于眼动控制的人机交互方法，能够减少用户的能量消耗、帮助用户能够进行直接的操控，实现更高效、更自然地交互。

技术领域

本发明属于计算机软件领域，具体涉及面向移动终端设备的一种基于眼动控制的人机交互方法。

背景技术

伴随着科技的发展，人机交互的方式逐渐由精确的交互方式向非精确的交互方式过渡。

精确的交互是指用户通过精确的交互手段进行交互信息的输入，在生活中比较常见的有：1)基于DOS的操作指令语言输入。2)通过鼠标、键盘等定位功能的设备进行精确输入。

由于多通道的交互系统的开发，人们不再聚焦在如何利用一种精确交互技术来取代另一种精确交互的技术上，而是试图向非精确交互技术进行转变与开发。

非精确的交互是指用户利用不能精确输入的交互手段(如语音识别系统等)进行交互。在人们的生活中经常通过非精确的方式进行信息交互，所以非精确的交互式是符合人们习惯的一种交互方式。非精确的人机交互可以通过很多方式进行信息的交互，比较常见的有：

1)语音识别：以语音信号作为输入，直接操作机器完成交互任务。语音交互系统最明显的两个优点是：语言的输入比键盘输入更快速有效；在多任务的情况下，为用户提供了一个额外的反应通道，使手的任务减轻，特别是当它需要同时处理两个以上的操作时，例如现在的一些车载GPS提供语音输入及输出，为驾驶员在无法空出手和眼来操作导航时提供了方便，更高效的分配人们的可利用资源。

2)姿势识别：主要利用数据手套等设备对人的手或者其他身体部位的运动进行追踪识别以完成交互任务。例如“人机手语翻译系统”，就是结合对手势动作和视觉表情的识别构成的表达系统，为聋哑人构建良好的交流平台。

3)视觉追踪：主要利用高清晰度摄像机和电磁、超声波、不可见红外线等方法来探测人眼方向从而完成交互任务。

非精确的交互方式虽然能在一定程度上达到人与移动装备交互的效果，但是也存在着明显的不足。语音交互是通过对输入语音的识别来实现动作交互的过程，因此对外界环境有着较高的要求，当所处环境噪音太大或环境复杂时，会对语音合同的清晰度、语音识别的准确率造成影响，从而影响识别和交互的效果；此外，基于手势的交互方式是指通过让人的手臂、手掌和手指动作的位置和构成的形状来表达意愿和传达命令的一种动作语言，该方式对手势的控制要求较高，动作幅度的精准度难以把控，并且增加了对双手的负担。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于眼动控制的人机交互方法，用于解决现有智能交互方式存在的缺点和不足。

本发明一种基于眼动控制的人机交互方法，其中，包括：人眼瞳孔定位和眼动特征提取；其中，进行基于灰度信息的瞳孔中心定位，包括：第一阶段：人眼定位阶段：获取人脸图像，将人脸图像转换成相应的灰度图像；提取眼部特征；对人脸灰度图像进行处理，利用所提取的眼部特征的值的变化，确定人眼位置；第二阶段：瞳孔边缘检测阶段：利用图像边缘亮度变化显著的特性，对所获得的人眼灰度区域进行边缘检测，获得瞳孔区域；第三阶段：瞳孔中心定位阶段：基于获得的瞳孔区域，采用邻域灰度值比较和几何中心相结合的方法，对原瞳孔区域进行处理，从而获得瞳孔中心；基于视觉点移动的眼动特征信息提取，包括：计算注视点偏移量：设置时间阈值为T，眼睛移动时间为t，则有：