人眼盯视人机交互中头部位置的自动跟踪控制

更新时间：2020-03-23 11:52:53 大小：3M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：人机交互 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

视线输入人机交互是人机交互工程研究的一个重要方向。在人眼盯视人机交互中，头部的前后运动将导致图像大小变化从而影响视线判断，以往的系统要求用户头部固定不动，不符合人机交互的自然性要求。本课题主要研究人眼盯视人机交互中头部前后位置的自动跟踪控制。文中提出了通过自动调整变焦镜头焦距，使人眼盯视人机交互中，用户靠近和远离摄像机时，眼睛图像能够保持固定的大小，从而达到视线输入方向判断的准确性。通过对人眼与计算机交互的理论分析，得到了头部前后运动对视线方向判断的影响，提出了以图像识别检测得到的眼睛虹膜大小为依据来反馈控制变焦镜头调整焦距；提出利用自适应方法获取图像的阈值，经过图像分割、多次投影、特征提取等技术获取眼睛虹膜图像，并通过相关算法获取虹膜图像的大小；结合变焦镜头的特点，根据虹膜图像大小的变化量来决定变焦时间，改变变焦镜头焦距。最后，将人眼盯视人机交互系统与ET-18机器人进行了有效的结合，以此作为该人机交互系统在机器人中的应用。本文在上述研究的基础上，设计了自动变焦跟踪控制系统，包括图像采集和处理程序设计、上下位机串口通信设计、单片机解码控制器软硬件设计、自动变焦跟踪控制设计等。其中解码控制器接收计算机控制信号并对变焦镜头进行控制；计算机根据图像处理得到的虹膜图像大小信息来判断并控制单片机系统变焦电路；上下位机通过串口通信传递控制信号。采用VC++6.0编制了图像处理程序和上位机通信接口程序，采用汇编语言编制了下位机通信接口程序和变焦镜头控制程序。通过实验确定了镜头可控制的最小变焦时间，根据图像处理实验结果确定了变焦尺度，以图像大小变化量来确定每次调节焦距需要的时间。最后的实验结果表明该自动变焦跟踪控制系统能满足人眼盯视人机交互中用户头部前后在40-80cm范围内移动的要求，并具有良好的实时性。