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    熊猫2018重庆时时彩: 一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410097054.4

    申请日:

    2014.03.13

    公开号:

    CN103838378A

    公开日:

    2014.06.04

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G06F 3/01申请日:20140313授权公告日:20170531终止日期:20180313|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 3/01申请日:20140313|||公开
    IPC分类号: G06F3/01; G06K9/00 主分类号: G06F3/01
    申请人: 广东石油化工学院
    发明人: 熊建斌; 何俊; 孙国玺; 邵龙秋; 崔得龙; 张翼成; 梁琼; 朱兴统
    地址: 525000 广东省茂名市官渡二路139号
    优先权:
    专利代理机构: 山东舜天律师事务所 37226 代理人: 李新海
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410097054.4

    授权公告号:

    |||103838378B||||||

    法律状态公告日:

    2019.03.08|||2017.05.31|||2014.07.16|||2014.06.04

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,该系统是专门为眼睛健全的运动障碍残疾人发明的一个控制系统。包括如下步骤:1)计算机首先输出一个用户界面,包括文字显示框和简易键盘,投影到头戴式显示器上,残疾人观察到显示屏中键盘上的不同按键,眼球的中心位置就会发生变化。2)摄像头将捕捉到眼球图像,通过USB接口或者蓝牙接口,将图像信息传送到PC机中,利用获取到的眼球图像。3)采用图像预处理和瞳孔定位算法,根据前期校正过程中所建立的用户眼睛特征与设备显示屏所呈现内容之间的关系,利用眼球映射模型来计算视线的方向,判断出用户所看的键盘上的按键。4)输出键盘按键所对应的信息到文字显示框或改变键盘界面状态。本发明不受外界光源影响,可以快速、准确地跟踪眼球的运动,并实时、准确地显示用户视线选择的按键信息。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,包括PC机,与PC机相连接的摄像头,头戴式显示器,其特征在于包括如下步聚:
    1)利用PC机输出一个用户界面,所述的用户界面包括文字显示框和简易键盘,所述的用户界面投影到头戴式显示器上;眼睛观察显示屏中显示的键盘上的不同按键,眼球的中心位置会相应地发生变化;
    2)摄像头将捕捉到眼球的中心位置变化的图像,通过USB接口或者蓝牙接口,将图像信息传送到PC机中;
    3)PC机对传送过来的图像信息分别通过预处理???、改进型hough算法处理???、光斑检测算法处理???、眨眼检测处理???、坐标转换及校正算法处理??榻写聿⒓扑愠鍪酉叩姆较?,确定眼睛所观察的显示屏上所显示的键盘上的按键;
    4)PC机输出键盘按键所对应的信息到文字显示框或改变键盘界面状态;
    5)接入红外发光二极管作一个红外光源,该光源会在眼球角膜外表面上形成反射点,称为普尔钦斑。

    2.  根据权利要求1所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:改进型hough算法处理??榈拇砉讨?,将系统进行过处理的图像信息实现如下步骤:
    1)对经过预处理的图像进行粗定位,获得瞳孔粗定位中心;
    2)使用较高的阈值对瞳孔区域图像进行二值化处理;
    3) OpenCV函数库中所提供的Hough变换圆形检测函数对瞳孔二值化图像进行常规的Hough变换,得到一个圆心,在此称此圆心为Hough圆心;
    4)分析粗定位中心和Hough圆心的距离,当两者距离小于某个阈值时,将粗定位中心作为瞳孔定位的最终中心;
    5)当两者距离大于某个阈值时,取两者坐标的中点,将此中点作为瞳孔定位的最终中心。

    3.  根据权利要求1所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:预处理??榇砉讨?,对数据进行预处理,主要包括视频读取、彩色图像转化为灰度图像、灰度图像进行二值化。

    4.  根据权利要求1所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:光斑检测算法处理???,系统采用的是OpenCV函数库中所提供的基于最小二乘法的椭圆拟合函数,处理过程包括:
    1)读取改进型hough算法中截取的瞳孔区域图像并采用极高的阈值对图像进行二值化处理;
    2)利用OpenCV函数库中所提供的轮廓检测函数,获取普尔钦斑边缘点的集合;
    3)利用该集合进行椭圆拟合,得到普尔钦斑的中心坐标。

    5.  根据权利要求4所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:所述的椭圆拟合算法包括以下步骤:
    1)在普尔钦斑边缘点中随机选取6个;
    2)利用最小二乘法计算椭圆参数;
    3)遍历所有边缘点,求取各个点到已得到的椭圆之间的距离,如果小于某阈值,则称该边缘点为匹配点,记录该边缘点的编号;
    4)遍历完所有点之后,求取对于该拟合椭圆的匹配点的总个数;
    5)比较匹配点总个数与匹配点最大值;
    6)重复以上过程,获得最优椭圆参数,就可得到普尔钦斑的中心坐标。

    6.  根据权利要求1所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:所述的眨眼检测处理??橹幸柚昧礁霰曛?,一个是判断瞳孔位置标志,另外一个普尔钦斑标志,眨眼检测算法待两个标志都从消失状态恢复到存在状态时,才判定为眨眼,并启动相应功能。

    7.  根据权利要求1所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:坐标转换及校正算法处理??榈淖曜话ㄒ韵铝礁龉蹋?BR>1)从截取出的瞳孔图像中产生的瞳孔中心坐标和光斑中心坐标转换到原眼部图像坐标的过程;
    2)从眼部图像坐标转换到键盘光标坐标的过程。

    8.  根据权利要求1所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:坐标转换及校正算法处理??榈男U惴ù戆ㄒ韵虏街瑁?BR>1)开启校正功能后,简易键盘界面会变成一个校正界面;
    2)然后依次在界面中产生五个点,分别是正中间、右上角、左上角、左下角、右下角;
    3)当产生一个点时,对该点眨一下眼启动该点的校正程序,同时开始计时,一定时间后结束计时,该点消失并产生下一个校正点等待眨眼;
    4)在该校正点的校正时间内记录一系列视线向量,取这一系列视线向量的平均值作为该校正点的修正向量;
    5)正中间校正点产生的修正向量用于对所有视线方向参数进行修正;利用右上角校正点和左上角校正点的修正向量在纵向Y轴方向的平均值即可计算出眼部图像坐标转换到键盘图像坐标时光标向上运动的放大倍数;类比得到向左、向下和向右运动的放大倍数。

    9.  根据权利要求1所述的一种基于瞳孔识别定位的头戴式眼睛操控系统,其特征在于:简易键盘采用15键键盘实现完整的数字输入功能。

    关 键 词:
    一种 基于 瞳孔 识别 定位 头戴式 眼睛 操控 系统
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