[发明专利]一种视线追踪系统Kappa角标定方法及标定装置

权利要求书

1.一种视线追踪系统Kappa角标定方法，其特征在于，包括：

在标定过程中，建立眼球坐标系并确定眼球在标定位置处的视轴方向，根据建立的眼球坐标系及确定的眼球在标定位置处的视轴方向，标定Kappa角的值，其中，眼球坐标系为三维坐标，Kappa角为光轴与视轴之间的夹角；

在视线估计过程中，根据标定的Kappa角的值，确定眼球在标定位置处和任意位置处眼球坐标系之间的变换矩阵，根据确定的变换矩阵，利用眼球在标定位置处的视轴方向实时确定眼球处于任意位置处的视轴方向。

2.根据权利要求1所述的视线追踪系统Kappa角标定方法，其特征在于，所述建立眼球坐标系并确定眼球在标定位置处的视轴方向包括：

在标定过程中，以角膜曲率中心C₁为原点，以眼球光轴为第一方向轴，以与第一方向轴垂直并相互垂直的任意两条直线分别为第二方向轴和第三方向轴，建立眼球坐标系，其中，C₁为标定位置；

在屏幕上标定点Pc，由角膜曲率中心C₁和标定点坐标Pc确定眼球在标定位置处的视轴方向。

3.根据权利要求2所述的视线追踪系统Kappa角标定方法，其特征在于，所述根据建立的眼球坐标系及确定的眼球在标定位置处的视轴方向，标定Kappa角的值包括：

通过公式标定Kappa角的值，其中，E₁为瞳孔中心。

4.根据权利要求3所述的视线追踪系统Kappa角标定方法，其特征在于，所述根据标定的Kappa角的值，确定眼球在标定位置处和任意位置处眼球坐标系之间的变换矩阵包括：

设眼球在标定位置C₁处，眼球光轴方向向量为O₀＝[x₀ y₀ z₀]^T，视轴方向向量为V₀＝[x′₀ y′₀ z′₀]，角膜曲率中心为

设眼球在任意位置C₂处，眼球光轴方向向量为O₁＝[x₁ y₁ z₁]^T，视轴方向向量为V₁＝[x′₁ y′₁ z′₁]，角膜曲率中心为

在系统相机坐标系下，当眼球从标定位置C₁绕第二方向轴旋转α角、绕第三方向轴轴旋转β角并平移到任意位置C₂，眼球坐标系原点平移量为:时，根据第一公式，确定C₁、C₂处眼球坐标系之间的变换矩阵M，其中，第一公式表示为：MO₀＝O₁；

由第一公式得到第二公式：

由第二公式得到第一方程组：

由第二公式得到第二方程组：

根据第一方程组、第二方程组和标定的Kappa角的值，实时确定眼球坐标系的旋转角α和β；

根据确定的眼球坐标系的旋转角α和β，结合眼球坐标系原点平移量:确定变换矩阵M。

5.根据权利要求4所述的视线追踪系统Kappa角标定方法，其特征在于，所述根据确定的变换矩阵，利用眼球在标定位置处的视轴方向实时确定眼球处于任意位置处的视轴方向包括：

根据眼球坐标系中，眼球光轴和视轴之间具有确定的位置关系，则确定任意位置C₂的视轴方向向量V₁为：V₁＝MV₀，所得视轴与屏幕的交点为s₁。