精确定位虹膜的眼动跟踪算法

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1、２０１４年２月计算机工程与设计Ｆｅｂ．２０１４第３５卷第２期ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮＶｏｌ．３５Ｎｏ．２精确定位虹膜的眼动跟踪算法黄园刚１，桑楠２，郝宗波２，江维２（１．电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都６１００５４；２．电子科技大学信息与软件工程学院，四川成都６１００５４）摘要：针对当前各种眼动跟踪方法的不足，提出一种精确定位虹膜，实现快速眼动跟踪的算法。利

2、用基于ＡｄａＢｏｏｓｔ算法的检测器定位虹膜，引入ｓｕｓａｎ算子消除噪声，以此建立跟踪模板，分析目标与噪声的饱和度特征，使用改进的基于多特征融合ＣａｍＳｈｉｆｔ算法实现眼动跟踪。实验结果表明，该方法跟踪虹膜精确、速度快、错误率低，达到准确性、鲁棒性和实时性的要求。关键词：眼动跟踪；虹膜定位；改进的ＣａｍＳｈｉｆｔ算法；ｓｕｓａｎ算子中图法分类号：ＴＰ３９；ＴＰ１８文献标识号：Ａ文章编号：１０００－７０２４（２０１４）０２－０５６７－０６Ｅｙｅｔｒａｃｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｐｒｅｃｉ

3、ｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｉｒｉｓ１，ＳＡＮＧＮａｎ２，ＨＡＯＺｏｎｇ－ｂｏ２，ＪＩＡＮＧＷｅｉ２ＨＵＡＮＧＹｕａｎ－ｇａｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴ

4、ｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｖａｒｉｏｕｓｅｙｅｔｒａｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ａｒａｐｉｄｅｙｅｔｒａｃｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｐｒｅｃｉｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｉｒｉｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＡｄａＢｏｏｓｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｓｅｄｔｏｐｏｓｉｔｉｏｎｉｒｉｓ，ａｎｄｓｕｓａｎｏｐｅｒａｔｏｒｉ

5、ｓｕｓｅｄｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｙｅｂａｌｌ－ｌｉｋｅｆａｃｔｏｒｓ．ＴｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＣａｍＳｈｉｆｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｆｅａｔｕｒｅｓｆｕｓｉｏｎｉｓｕｓｅｄｆｏｒｅｙｅｔａｃｋｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍｐｌａｔｅｏｆｉｒｉｓｒｅｇｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｏｂｊｅｃｔａｎｄｎｏｉｓｅｓｓａｔｕｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｐｒｅｃｉｓ

6、ｅｌｙｔｒａｃｋｉｒｉｓ，ｗｉｔｈｒａｐｉｄｓｐｅｅｄ，ｌｏｗｅｒｒｏｒｒａｔｅ，ｉｔｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆａｃｃｕｒａｃｙ，ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓａｎｄｒｅａｌ－ｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｙｅｔａｃｋｉｎｇ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｒｉｓ；ｉｍｐｒｏｖｅｄＣａｍＳｈｉｆｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｓｕｓａｎｏｐｅｒａｔｏｒ法往往需要使用复杂而昂贵的大型精密仪器。随着技术的０引言飞速发展，目前，很多公司都开发了相关产品，比如澳大目前常用的眼动跟踪方法包括基于运动、特征和模板、利亚Ｓｅｅ

7、ｉｎｇＭａｃｈｉｎｅｓ、美国ＡＳＬ、ＭｏｏｉｊＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ、日本［１－３］。基于运动的方法属于眼动仪和非线性滤波理论等方法ＩＳＣＮ、Ｐｉｔｏｔｅｅｈ、德国ＳＭＩ、加拿大ＳＲ公司等。国内相对侵入式眼动跟踪，往往需要借助外界辅助设备，包括眼电［７］而言起步较晚，长安大学付锐教授及西安电子科技大［４］［５］。该方法往往会引起测试者眼部不［８］图法和电磁线圈法学进行了相关方面的研究，然而需要进一步提高精度、［６］适，因此不适于常规眼动跟踪。基于特征和模板的方法人性化和小型化。基于非线性滤波理论的算

8、法已经成为近是指在精确定位人眼后，根据生物及几何特征建立模板，［９－１１］、ＥＫＦ年的研究热点。主要理论方法包括Ｋａｌｍａｎ滤波从而实现跟踪。但是该方法受外界干扰因素较大，在背景滤波等，由此建立人眼匀速运动模型。但是采样滤波对于较为复杂时，难以保证精确性及鲁棒性。基于眼动仪的方如何提高在眼动跟踪中的精度、实时性和鲁棒性，还需要收稿日期：２０１３－０５－１０；修订日期：２０１３－０７－１７基金项目：核高基重大专项基础软件方向基金项目（２０１２ＺＸ０１０３３００１－００１）；国家自然科