基本信息
- 項目名稱：
- 基于視線跟蹤技術的瞳孔鼠標設計與實現(xiàn)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品是一款基于P-CR視線跟蹤技術的瞳孔鼠標，能夠實時提取注視點信息。通過自主開發(fā)的 “視控打地鼠”游戲，可為用戶提供“看哪打哪”的交互體驗。 作品創(chuàng)新點在于系統(tǒng)的低成本實現(xiàn)，硬件設備選型均為市面常見產品，有利于系統(tǒng)構建、維護和產品化推廣。 本作品可廣泛應用于人機交互等需要視線動態(tài)分析的領域，其應用使重度殘疾人亦可方便地使用先進科技產品，對于改善我國殘疾人生活環(huán)境，構建和諧社會具有積極作用。
- 詳細介紹：
- 人總是通過五種感官從周圍世界獲取信息，并根據(jù)它們來指導自己的行動，而其中80％到90％的信息是用視覺獲得的，而且視線具有直接性、自然性和雙向性等其它感官信息所無法具備的特點。本作品是以此為出發(fā)點而設計的一款基于“角膜反射-瞳孔中心”視線跟蹤技術的瞳孔鼠標，能夠實現(xiàn)注視點信息的實時提取，平均追蹤誤差為0.9585°。通過自主開發(fā)的視線控制游戲——“視控打地鼠”，可以為用戶提供“看哪打哪”的新奇交互體驗。從此，人們便可在操作計算和其他數(shù)字化設備時解放雙手，僅僅通過視線來更為便捷和自然地進行交互。 作品主要創(chuàng)新點在于系統(tǒng)的低成本實現(xiàn)，硬件結構簡單穩(wěn)定，設備選型均為市面常見產品，便于系統(tǒng)構建與維護，同時有利于產品化推廣。 本瞳孔鼠標可廣泛應用于產品測試、場景研究、虛擬現(xiàn)實、交通工具駕駛與違章監(jiān)視、人機交互等需要視線動態(tài)分析的領域。同時，本系統(tǒng)的應用使重度殘疾人也可以方便地使用先進的科技產品，對于改善我國殘疾人生活環(huán)境，構建和諧社會具有積極作用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計的基本思路： 人總是通過五種感官從周圍世界獲取信息，并根據(jù)它們來指導自己的行動，而其中80％到90％的信息是用視覺獲得的，而且視線具有直接性、自然性和雙向性等其它信息所無法具備的特點。以此為出發(fā)點而設計的基于視線跟蹤技術的瞳孔鼠標系統(tǒng)可以實時提供用戶注視點信息，獲得用戶感興趣的區(qū)域。該系統(tǒng)為研制有廣泛市場前景的瞳孔鼠標奠定理論和技術基礎，并且為低成本實現(xiàn)方式提供可參考的方案。 創(chuàng)新點： 該作品緊密結合目前人機自然交互應用的要求，基于角膜反射-瞳孔中心的視線跟蹤系統(tǒng)，以低成本實現(xiàn)了瞳孔鼠標。 技術關鍵： 主要包括角膜反射探測及定位、瞳孔中心的提取以及基于P—CR模型的注視點的計算。主要技術指標即注視點計算的準確度，平均跟蹤誤差為0.9585°。
科學性、先進性
- 本作品利用跟蹤角膜反射-瞳孔中心原理，通過構建頭部靜止臺架式視線跟蹤系統(tǒng)并開發(fā)與之配套的軟件，從而組成瞳孔鼠標系統(tǒng)。其注視點計算模型精確，系統(tǒng)實現(xiàn)簡單，可靠性高。硬件全部采用市面上常見的監(jiān)控攝像機與圖像采集卡，系統(tǒng)整體成本僅一千元左右，若實現(xiàn)工業(yè)化批量生產可進一步降低成本。與國外昂貴的成熟產品相比，其成本已經非常低廉。 參考文獻有： [1]徐興民,左洪福,視線跟蹤技術及其應用研究,[碩士學位論文],南京,南京航空航天大學,2007. [2]趙新燦,左洪福,任勇軍,眼動儀與視線跟蹤技術綜述,計算機工程與應用,2006,12:118-140.
獲獎情況及鑒定結果
- 2011年4月，本校第五屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽二等獎 2011年6月，第九屆“挑戰(zhàn)杯”贏響中原河南省大學生課外學術科技作品競賽特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 技術購買
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場實物展示、圖片、視頻
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用方法：使用時，只需將本產品的臺架系統(tǒng)置于桌面顯示器前，使用者以舒服的坐姿坐于桌前，并借助臺架使頭部保持靜止，配合自主開發(fā)的軟件系統(tǒng)即可實現(xiàn)“看哪指哪”。 技術特點：本作品依賴于圖像處理技術，改進了眼部圖像的瞳孔邊緣檢測的算法，能夠滿足實時追蹤的要求。 適用范圍：瞳孔鼠標的應用能夠為人們提供更加直接、自然的人機交互方式，使人們獲得更為親切的操作體驗。主要應用于廣告研究、動態(tài)分析（航空航天相關領域、體育運動、汽車、飛機駕駛、打字動作分析等）、產品測試、場景研究和人機交互等各種領域，另外在理解人的意圖的智能計算機、具有交互功能的家用電器、虛擬現(xiàn)實和游戲等領域也有很好的應用前景。同時，重度殘疾人也可以方便地使用先進的科技產品，對于改善我國殘疾人生活環(huán)境，構建和諧社會具有重大作用。 目前國外的一些大學和商用公司正在進行有關視覺追蹤的技術研究，并且已經有了相關產品，但價格普遍昂貴。而國內的相關研究起步較晚，技術相對落后。本作品旨在以低成本搭建瞳孔鼠標系統(tǒng)，推動瞳孔鼠標的產品化。
同類課題研究水平概述
- 目前國外的一些大學和商用公司正在進行有關視覺追蹤的技術研究。根據(jù)英國Derby大學行為科學研究所的Divid Wooding教授建立的眼動儀數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站（）公布的結果，目前世界上約有44家生產眼動儀的廠家。而國內的相關研究起步較晚，且產品化存在一定的空白。 美國、日本等在這一方面的研究比較深入，已遠遠地走在世界前列，進入實用化和商品化階段。日本靜岡大學研究小組開發(fā)出可用眼睛控制計算機光標的“瞳孔鼠標”，連戴眼鏡的人也可以使用（相關報道的地址）。 美國在1988年向市場推出的商用Erica系統(tǒng)是一種基于紅外電視法和圖像處理的方法，將眼動測量設備與計算機、環(huán)境控制器（如室內溫度控制器、吸塵器等）相連接，也可將眼動儀用來操作一些控制系統(tǒng)（如照明燈、電視機和其它電器），實現(xiàn)利用眼動進行環(huán)境控制，受到了廣泛的歡迎。德國的SMI公司很好的完成了眼動議的商用化，其產品涉及各類基礎科研、應用研究，可以滿足不同類型科研用戶對眼動追蹤的需求，成為業(yè)界產品線最廣的眼動設備生產商，并通過了嚴格的ISO9001：2000認證。但是國外相關商業(yè)化產品的價格普遍十分昂貴。
