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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于視線(xiàn)跟蹤技術(shù)的瞳孔鼠標(biāo)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品是一款基于P-CR視線(xiàn)跟蹤技術(shù)的瞳孔鼠標(biāo)，能夠?qū)崟r(shí)提取注視點(diǎn)信息。通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的 “視控打地鼠”游戲，可為用戶(hù)提供“看哪打哪”的交互體驗(yàn)。 作品創(chuàng)新點(diǎn)在于系統(tǒng)的低成本實(shí)現(xiàn)，硬件設(shè)備選型均為市面常見(jiàn)產(chǎn)品，有利于系統(tǒng)構(gòu)建、維護(hù)和產(chǎn)品化推廣。 本作品可廣泛應(yīng)用于人機(jī)交互等需要視線(xiàn)動(dòng)態(tài)分析的領(lǐng)域，其應(yīng)用使重度殘疾人亦可方便地使用先進(jìn)科技產(chǎn)品，對(duì)于改善我國(guó)殘疾人生活環(huán)境，構(gòu)建和諧社會(huì)具有積極作用。
- 詳細(xì)介紹：
- 人總是通過(guò)五種感官?gòu)闹車(chē)澜绔@取信息，并根據(jù)它們來(lái)指導(dǎo)自己的行動(dòng)，而其中80％到90％的信息是用視覺(jué)獲得的，而且視線(xiàn)具有直接性、自然性和雙向性等其它感官信息所無(wú)法具備的特點(diǎn)。本作品是以此為出發(fā)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一款基于“角膜反射-瞳孔中心”視線(xiàn)跟蹤技術(shù)的瞳孔鼠標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)注視點(diǎn)信息的實(shí)時(shí)提取，平均追蹤誤差為0.9585°。通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的視線(xiàn)控制游戲——“視控打地鼠”，可以為用戶(hù)提供“看哪打哪”的新奇交互體驗(yàn)。從此，人們便可在操作計(jì)算和其他數(shù)字化設(shè)備時(shí)解放雙手，僅僅通過(guò)視線(xiàn)來(lái)更為便捷和自然地進(jìn)行交互。 作品主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于系統(tǒng)的低成本實(shí)現(xiàn)，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，設(shè)備選型均為市面常見(jiàn)產(chǎn)品，便于系統(tǒng)構(gòu)建與維護(hù)，同時(shí)有利于產(chǎn)品化推廣。 本瞳孔鼠標(biāo)可廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品測(cè)試、場(chǎng)景研究、虛擬現(xiàn)實(shí)、交通工具駕駛與違章監(jiān)視、人機(jī)交互等需要視線(xiàn)動(dòng)態(tài)分析的領(lǐng)域。同時(shí)，本系統(tǒng)的應(yīng)用使重度殘疾人也可以方便地使用先進(jìn)的科技產(chǎn)品，對(duì)于改善我國(guó)殘疾人生活環(huán)境，構(gòu)建和諧社會(huì)具有積極作用。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)的基本思路： 人總是通過(guò)五種感官?gòu)闹車(chē)澜绔@取信息，并根據(jù)它們來(lái)指導(dǎo)自己的行動(dòng)，而其中80％到90％的信息是用視覺(jué)獲得的，而且視線(xiàn)具有直接性、自然性和雙向性等其它信息所無(wú)法具備的特點(diǎn)。以此為出發(fā)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的基于視線(xiàn)跟蹤技術(shù)的瞳孔鼠標(biāo)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)提供用戶(hù)注視點(diǎn)信息，獲得用戶(hù)感興趣的區(qū)域。該系統(tǒng)為研制有廣泛市場(chǎng)前景的瞳孔鼠標(biāo)奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)，并且為低成本實(shí)現(xiàn)方式提供可參考的方案。 創(chuàng)新點(diǎn)： 該作品緊密結(jié)合目前人機(jī)自然交互應(yīng)用的要求，基于角膜反射-瞳孔中心的視線(xiàn)跟蹤系統(tǒng)，以低成本實(shí)現(xiàn)了瞳孔鼠標(biāo)。 技術(shù)關(guān)鍵： 主要包括角膜反射探測(cè)及定位、瞳孔中心的提取以及基于P—CR模型的注視點(diǎn)的計(jì)算。主要技術(shù)指標(biāo)即注視點(diǎn)計(jì)算的準(zhǔn)確度，平均跟蹤誤差為0.9585°。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品利用跟蹤角膜反射-瞳孔中心原理，通過(guò)構(gòu)建頭部靜止臺(tái)架式視線(xiàn)跟蹤系統(tǒng)并開(kāi)發(fā)與之配套的軟件，從而組成瞳孔鼠標(biāo)系統(tǒng)。其注視點(diǎn)計(jì)算模型精確，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可靠性高。硬件全部采用市面上常見(jiàn)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)與圖像采集卡，系統(tǒng)整體成本僅一千元左右，若實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)可進(jìn)一步降低成本。與國(guó)外昂貴的成熟產(chǎn)品相比，其成本已經(jīng)非常低廉。 參考文獻(xiàn)有： [1]徐興民,左洪福,視線(xiàn)跟蹤技術(shù)及其應(yīng)用研究,[碩士學(xué)位論文],南京,南京航空航天大學(xué),2007. [2]趙新?tīng)N,左洪福,任勇軍,眼動(dòng)儀與視線(xiàn)跟蹤技術(shù)綜述,計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2006,12:118-140.
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月，本校第五屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng) 2011年6月，第九屆“挑戰(zhàn)杯”贏響中原河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)購(gòu)買(mǎi)
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物展示、圖片、視頻
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用方法：使用時(shí)，只需將本產(chǎn)品的臺(tái)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(tái)架使頭部保持靜止，配合自主開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)“看哪指哪”。 技術(shù)特點(diǎn)：本作品依賴(lài)于圖像處理技術(shù)，改進(jìn)了眼部圖像的瞳孔邊緣檢測(cè)的算法，能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)追蹤的要求。 適用范圍：瞳孔鼠標(biāo)的應(yīng)用能夠?yàn)槿藗兲峁└又苯?、自然的人機(jī)交互方式，使人們獲得更為親切的操作體驗(yàn)。主要應(yīng)用于廣告研究、動(dòng)態(tài)分析（航空航天相關(guān)領(lǐng)域、體育運(yùn)動(dòng)、汽車(chē)、飛機(jī)駕駛、打字動(dòng)作分析等）、產(chǎn)品測(cè)試、場(chǎng)景研究和人機(jī)交互等各種領(lǐng)域，另外在理解人的意圖的智能計(jì)算機(jī)、具有交互功能的家用電器、虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲等領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用前景。同時(shí)，重度殘疾人也可以方便地使用先進(jìn)的科技產(chǎn)品，對(duì)于改善我國(guó)殘疾人生活環(huán)境，構(gòu)建和諧社會(huì)具有重大作用。 目前國(guó)外的一些大學(xué)和商用公司正在進(jìn)行有關(guān)視覺(jué)追蹤的技術(shù)研究，并且已經(jīng)有了相關(guān)產(chǎn)品，但價(jià)格普遍昂貴。而國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究起步較晚，技術(shù)相對(duì)落后。本作品旨在以低成本搭建瞳孔鼠標(biāo)系統(tǒng)，推動(dòng)瞳孔鼠標(biāo)的產(chǎn)品化。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前國(guó)外的一些大學(xué)和商用公司正在進(jìn)行有關(guān)視覺(jué)追蹤的技術(shù)研究。根據(jù)英國(guó)Derby大學(xué)行為科學(xué)研究所的Divid Wooding教授建立的眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站（）公布的結(jié)果，目前世界上約有44家生產(chǎn)眼動(dòng)儀的廠(chǎng)家。而國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究起步較晚，且產(chǎn)品化存在一定的空白。 美國(guó)、日本等在這一方面的研究比較深入，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)地走在世界前列，進(jìn)入實(shí)用化和商品化階段。日本靜岡大學(xué)研究小組開(kāi)發(fā)出可用眼睛控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)的“瞳孔鼠標(biāo)”，連戴眼鏡的人也可以使用（相關(guān)報(bào)道的地址）。 美國(guó)在1988年向市場(chǎng)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(dòng)測(cè)量設(shè)備與計(jì)算機(jī)、環(huán)境控制器（如室內(nèi)溫度控制器、吸塵器等）相連接，也可將眼動(dòng)儀用來(lái)操作一些控制系統(tǒng)（如照明燈、電視機(jī)和其它電器），實(shí)現(xiàn)利用眼動(dòng)進(jìn)行環(huán)境控制，受到了廣泛的歡迎。德國(guó)的SMI公司很好的完成了眼動(dòng)議的商用化，其產(chǎn)品涉及各類(lèi)基礎(chǔ)科研、應(yīng)用研究，可以滿(mǎn)足不同類(lèi)型科研用戶(hù)對(duì)眼動(dòng)追蹤的需求，成為業(yè)界產(chǎn)品線(xiàn)最廣的眼動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)商，并通過(guò)了嚴(yán)格的ISO9001：2000認(rèn)證。但是國(guó)外相關(guān)商業(yè)化產(chǎn)品的價(jià)格普遍十分昂貴。
