[发明专利]真实注视点定位方法以及头戴式视线跟踪系统

说明书

本发明公开了一种真实注视点定位方法以及头戴式视线跟踪系统。针对传统视线跟踪方案需要增加额外专用的头部姿态定位辅助设备才能正确估算视线真实注视点这一问题，本发明的构思在于通过头部随动摄像装置实时拍摄的真实世界的场景图像与预先设置的标记物相结合，将用户在场景图像中的注视点位置与真实世界建立对应关联，这样便可以在节省成本、简化设置以及规避额外噪声引入的前提下，有效消除头部姿态变化带来的误差，进而在获得准确的真实注视点位置的同时，改善用户对于视线跟踪的操作体验。

技术领域

本发明涉及视线跟踪技术领域，尤其涉及一种真实注视点定位方法以及头戴式视线跟踪系统。

背景技术

视线跟踪主要是利用眼动测量设备测量眼睛的运动情况，并计算出眼睛的视线方向，从而得到眼睛的注视点，以此达到视线跟踪的目的。由于视线具有直接性、自然性和双向性等特点，从而使得视线跟踪技术可以在许多领域得到应用，如：心理行为分析、高级人机交互、科技军事国防等众多领域。而人眼的真实注视点是由眼睛的状态以及头部的姿态联合决定的，也就是说视线跟踪技术需由眼动测量、系统标定以及头部偏转误差消除三个主要的技术环节构成。

视线跟踪如果期望达到很高的定位精度，就有必要消除头部转动带来的误差。现有的视线跟踪方案中多是采用附加的头部姿态定位仪来纠正头部偏转误差的，但是采用这类特定用于头部姿态校正的设备会额外增加系统的复杂度与成本，也在一定程度上会降低用户的舒适度，同时，会将头部姿态定位装置的误差引入跟踪系统中，使得注视跟踪效果反而并不理想。

发明内容

鉴于上述，本发明旨在提供一种真实注视点定位方法以及头戴式视线跟踪系统，以此实现在精准定位真实注视点的同时，既可以有效消除头部转动误差，又无需配置额外的用于头部姿态校正的附件。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种头戴式视线跟踪方法，包括：

从采集到的场景图像中检测出第一注视点以及预设于真实世界中的多个外观近似的参照标记物，其中：所述场景图像由头部随动摄像装置拍摄，所述第一注视点是指用户视线映射于所述场景图像中的位置；

根据所述参照标记物在所述场景图像中的第一位置信息以及在真实世界中已标定的第二位置信息，实时计算出场景图像坐标系与世界坐标系的第一映射关系；

根据第一映射关系以及第一注视点，得到用户视线在真实世界中的第二注视点。

在其中至少一种可能的实现方式中，从场景图像中检测参照标记物的方式包括：

从所述场景图像中识别出若干物体框；

提取所述物体框中物体的图像特征；

根据所述图像特征以及预先训练的第一参照物检测器进行非目标物体滤除操作，确定出若干个待定物体框；

利用具有并行处理架构的第二参照物检测器对所述待定物体框进行二次滤除操作，确定出若干个目标物体框并将所述目标物体框内的物体判定为参照标记物。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述第一参照物检测器的训练方式包括：

利用提取出的所述参照标记物的外观共性特征，预先训练基于分类器结构的第一参照物检测器。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述第二参照物检测器采用并行Cascade结构的多目标检测算法。

在其中至少一种可能的实现方式中，从场景图像中检测第一注视点的方式包括：

在定位初始阶段采集用户的初始眼部图像；

利用所述初始眼部图像以及标定的预设映射关系，建立所述初始眼部图像与所述场景图像的第二映射关系；