操控员视线跟踪技术研究

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1、＞Ｉ密级公开分类号ＴＰ３９１．４？＿方知ＸＩＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：操控员视线跟踪技术研究—作者：张文强指导教师：王长元教授＿＇申请学位学科ｓ计算机应用技术２０１８年５月４日密级公开分类号TP391.4XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY硕士学位论文题目:操控员视线跟踪技术研究动态测量技术研究四号楷体作者：黑体4张文强号指导教师：王长元教授申请学位学科：计算机应用技术2018年5月4日操控员视线跟踪技术研究学科：计算机应用技术研究生签字：指导老师

2、签字：摘要随着社会和科技的不断进步，视线跟踪技术得到了越来越多的重视，并且在人机交互、助残、疲劳驾驶检测、航空医学研究等领域具有广阔的应用前景。操控面板的操作对于操控员成功执行任务尤为重要，为了提高操控面板执行的安全性，需要操控员对操控面板的实时状态进行监测，并针对随机发生的异常显示情况进行及时处理。针对上述问题，研究操控员的视线落点和操控面板中异常显示区域之间的关系成为了该领域的重点。本文在现有研究基础上进行了相关方面的技术改进，具体研究内容如下。首先，对操控员的视线参数进行提取，采用现有的视线参数检测方法和改进的单摄像机四红外光源系统采集面部图像，然后对瞳孔中心和普尔钦斑点进行

3、识别。为了提高系统的检测效率，提出了粒子滤波和卡尔曼滤波相结合的瞳孔跟踪算法。其次，在视线估计过程中，文中根据瞳孔中心和普尔钦斑之间的关系建立非线性多项式映射模型，实现视线落点估计。为了克服头部运动对视线估计精度的影响，采取头部空间姿态估计来进行补偿处理。分析了视线估计误差产生的原因，并提出了对应的解决方案，并取得了良好的效果。最后，研究操控员视线落点和异常显示区域匹配，并采用计算机模拟仿真技术实现。利用计算机屏幕模拟操控面板区域，系统模拟异常显示情况发生并获取该区域坐标位置，然后判断操控员当前视线落点和异常显示区域之间的位置关系，并做出相应反馈。对于人眼存在的跳动或米达斯接触等问

4、题，文中采用连续帧检测的解决方案。研究结果表明，在操控面板发生异常且操控员视线落点不在异常显示区域内时，文中给出的解决方案促使系统能够及时做出提醒处理，为该领域的研究提供一定的理论基础。关键词：视线跟踪；视线落点；异常显示区域；瞳孔跟踪；头部运动；米达斯接触ResearchonEyeTrackingTechnologyofOperatorDiscipline:ComputerapplicationtechnologyStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractWiththecontinuousimprovementofsociety,s

5、cienceandtechnology,eyetrackingtechnologygetsmoreandmoreattention,andhasawiderangeofapplicationprospectinthefieldsofhuman-computerinteraction,assistive,fatiguetest,aviationmedicalresearchandothers.Itisparticularlyimportantforthesuccessfulmissionofpilotwiththeoperationofthecontrolpanel.Toimprov

6、ethesafetyofthecontrolpanelexecution,itrequiresthepilottomonitorthereal-timestatusofcontrolpanel,anddealwiththerandomoccurrenceofabnormaldisplaysituationinatimelymanner.Aimingattheaboveproblems,therelationshipbetweenthesightlocationoftheoperatorandtherandomabnormaldisplayareainthecontrolpanelh

7、asbecomethefocusofthisfield.Onthebasisofexistingresearch,thispapercarriesoutseveraltechnicalimprovementsonrelatedaspects,andthespecificresearchcontentsareasfollows.Firstly,itextractsthesightparametersofpilot,adoptstheexistingsightparame