视线跟踪技术是机器视觉的一个重要分支,主要研究人眼特征的检测和识别,并根据检测结果定位人眼的注视点。在神经科学、心理学、人机交互学、人机工程学以及临床诊断等领域,视线跟踪技术有着广阔的应用前景。视线跟踪系统采用的方法原理决定了其性能指标。本课题采用基于梯度值和圆特性的改进Hough变换方法,结合图像处理技术等设计实现了非接触式的视线跟踪目的。根据系统需求,本文提出了系统的设计方案,并从硬件、软件两方面开展系统设计。系统以个人电脑为主要硬件平台,硬件设计包括摄像头选取,便携式佩戴载具的设计等。软件设计的核心是图像处理。首先通过预处理对眼图进行二值化处理和图像平滑(中值滤波),去除噪点。接着采用阈值分割、边缘检测、圆拟合等一系列算法提取瞳孔图像并获得瞳孔中心位置。之后,通过基于二阶模型的标准标定方法校准确定瞳孔中心和屏幕坐标系的映射函数关系。最终,根据映射函数关系,计算人眼注视点,并叠加在显示器上,为人机交互打下了基础。最后,对基于视线姿态的人机交互进行了实际实验测试。借鉴鼠标-手势算法,运用改进的视线姿态算法,通过三个独立测试任务,对测试者自然状态和特定工作状态下视线点的运动模式进行了分析,获得了九个基本视线姿态的测试数据,并最终取得了一个理想适用的视线姿态候选项用执行交互动作。本文设计的基于视线跟踪的人机交互系统系统结构简单,成本低,视线点定位精度较高,在人机交互领域有较大前景。