>[0022] 基于使用者眼睛圖像中角膜反射光斑位置和眼球標志點位置，通過引入標準化眼 睛圖像，使目標屏幕平面到標準化眼睛圖像平面的射影變換為定值，從而使標準化眼睛圖 像中的眼球標志點位置和目標屏幕上的視點位置的變換關系為定值；基于確定的所述變換 關系，利用標準化眼睛圖像中的眼球標志點位置計算得到相對應的視點位置。
[0023] 優(yōu)選的，具體包括以下步驟：
[0024] S1，在欲確定視點位置的目標屏幕周圍朝向使用者眼睛方向設置能夠在使用者眼 角膜上形成k個不共線角膜反射光斑的k個光源，在所述目標屏幕周圍任一點設置用于捕 獲使用者眼睛圖像的攝像機；
[0025] S2,獲取通過所述攝像機捕捉到的使用者當前眼睛圖像，并提取所述當前眼睛圖 像中的k個角膜反射光斑的位置信息和所述當前眼睛圖像中的眼球標志點的位置信息；
[0026] S3,引入基于標準化眼睛圖像的視線估計算法公式進行計算，根據(jù)所述角膜反射 光斑的位置信息和所述眼球標志點的位置信息，計算得到使用者在所述目標屏幕上的當前 視點位置；
[0027] S4,重復S2-S3,以得到連續(xù)的所述使用者在所述目標屏幕上的視點位置，進而實 現(xiàn)視線追蹤；
[0028] 其中k為大于或等于3的整數(shù)。
[0029] 優(yōu)選的，當k = 3時S3的步驟具體為：
[0030] 光源L1, L2, L3發(fā)出光線，在使用者角膜表面形成反射點V1, V2, V3并構成平面；攝 像機捕捉當前眼睛圖像，角膜反射光斑V1, V2, V3和眼球標志點P在當前眼睛圖像平面上分 別形成UV1，UV2, Uv3和Up ;所述當前眼睛圖像平面經過一個仿射變換N，將其映射到標準化眼 睛圖像上形成NV1，NV2, Nv3和Np ;仿射變換N是使UV1，UV2, Uv3映射到NV1，NV2, Nv3的變換；
[0031] 當前眼睛圖像中眼球標志點位置Up經過標準化變換N后形成標準化眼睛圖像中 的眼球標志點位置N P，目標屏幕平面L1L2L3上視點J與標準化眼睛圖像平面N viNv2Nv3上眼球 標志點位置Np相對應,設視點J的坐標為U j, yj , Np的坐標為（xnp, ynp),則有公式：
[0032]
[0033] 式中射影變換M是定值，利用標定的方法，通過4個已知的視點J和相應的標準化 眼睛圖像平面中眼球標志點位置N p坐標構建線性方程組求解得到射影變換矩陣M ;
[0034] 通過射影變換M 1將標準化眼睛圖像平面NviNv2Nv3中的眼球標志點位置N P，映射到 目標屏幕平面L1L2L3上，進而得到視點J。
[0035] 優(yōu)選的，
[0036] 通過仿射變換N求解得到Np的具體步驟為：
[0037] 仿射變換N是使UV1，UV2, Uv3映射到NV1，NV2, Nv3的變換：
[0038]
[0039] 式中（xul，yul) (i = 1，2,3)為Uvi的坐標，通過圖像處理對角膜反射光斑進行檢測， 計算得到每個角膜反射光斑中心的坐標即為（x ul，yul);
[0040] (xni，yni) (i = 1，2,3)為 Nvi 的坐標,在式中，（xui,yui)和（xni,yni) (i = 1,2,3)均 為已知，nn, n12, n13, n21, n22, n23均為未知，針對（i = 1,2,3)構建線性方程組：
[0041]
[0042] ，求解得到仿射變換矩陣N ;
[0043] 設Up的坐標為（xup，yup)，N P的坐標為（xnp，ynp)，（xup，yup)和N均已確定，則根據(jù)公 式：
[0044]
[0045] 計算得到Np的坐標（xnp，ynp)。
[0046] 優(yōu)選的，從所述使用者當前眼睛圖像中提取所述眼睛圖像中的k個角膜反射光斑 的位置信息和所述眼睛圖像中眼球標志點的位置信息的步驟包括：
[0047] S21，眼睛區(qū)域選?。?br>[0048] S22,角膜反射光斑檢測；
[0049] S23,眼球標志點位置檢測。
[0050] 優(yōu)選的，S21具體為：
[0051] 輸入所述使用者眼睛圖像；
[0052] 初步劃定圖像檢測區(qū)域；
[0053] 檢測角膜反射光斑位置進而獲得候選區(qū)域；
[0054] 檢測眼球標志點位置進而獲得眼睛區(qū)域；
[0055] S22,具體為：
[0056] 對眼睛區(qū)域圖像進行形態(tài)學變換；
[0057] 進行閾值處理并提取所述角膜反射光斑的輪廓信息；
[0058] 針對所述輪廓信息進行圓擬合處理；
[0059] 計算得到所述角膜反射光斑的中心及大小。
[0060] S23,具體為：
[0061] 對所述使用者眼睛圖像進行閾值處理并提取其中眼球標志點的輪廓信息；
[0062] 排除所述輪廓信息中的所述角膜反射光斑周圍的眼球標志點輪廓信息；
[0063] 將所述輪廓信息進行橢圓擬合，進而計算得到眼球標志點。
[0064] 優(yōu)選的，所述k等于3,所述攝像機設置于所述目標屏幕下方和/或所述光源為紅 外光源且所述攝像機為紅外攝像機。
[0065] 優(yōu)選的，所述眼球標志點為眼球瞳孔中心或虹膜-鞏膜邊緣的中心。
[0066] 本發(fā)明的有益效果是：
[0067] 本發(fā)明的基于標準化眼睛圖像的視線追蹤系統(tǒng)及方法，將當前眼睛圖像中的眼球 標志點位置變換到標準化眼睛圖像中的眼球標志點位置，再通過標準化眼睛圖像中的眼球 標志點位置變換求解得到目標屏幕中視點的位置，從而進行視線追蹤。通過本發(fā)明的系統(tǒng) 和方法有效克服了現(xiàn)有基于眼睛圖像信息的視線追蹤方法中的（1)頭部移動帶來的視線 追蹤不準確、（2)需要復雜的硬件裝置、（3)需要較多的標定點的問題。
【附圖說明】
[0068] 圖1是本發(fā)明的基于標準化眼睛圖像的視線追蹤系統(tǒng)的結構示意圖；
[0069] 圖1中：1 紅外光源；2目標屏幕；3攝像機；4使用者；
[0070] 圖2是本發(fā)明中的圖像特征提取算法流程示意圖；
[0071] 圖3是本發(fā)明中的眼睛區(qū)域選取過程示意圖；
[0072] 圖4是本發(fā)明的基于標準化眼睛圖像的視線追蹤方法原理示意圖；
[0073] 圖4中：5 角膜中心；6 目標屏#;7 攝像機光心；8 攝像機圖像平面； 9-標準化眼睛圖像平面；10 -光斑、瞳孔中心平面。
【具體實施方式】
[0074] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發(fā)明進 行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0075] 本發(fā)明的基于標準化眼睛圖像的視線追蹤系統(tǒng)，包括設置于欲確定視點位置的目 標屏幕周圍朝向使用者眼睛方向能夠在使用者眼角膜上形成k個不共線角膜反射光斑的k 個光源，和設置于所述目標屏幕周圍任一點用于捕獲使用者眼睛圖像的攝像機，以及圖像 變換與分析裝置，所述圖像變換與分析裝置與所述攝像機連接，此連接可以是有線連接，也 可以是無線連接，比如通過wifi或藍牙或紅外等連接；其中k是大于或等于3的整數(shù)。優(yōu) 選所述k等于3,所述攝像機設置于所述目標屏幕下方。優(yōu)選所述光源為紅外光源，所述攝 像機為紅外攝像機。
[0076] 以下結合附圖詳述：
[0077] 如圖1-4所示，本發(fā)明公開了一種基于標準化眼睛圖像的視線追蹤系統(tǒng)及方法： 本發(fā)明的基于標準化眼睛圖像的視線追蹤系統(tǒng)包含三個（或三個以上）紅外光源和一個紅 外攝像機，如圖1所示。三個（或三個以上）光源用于在角膜上形成角膜反射光斑，攝像機 位于目標屏幕周圍任一點（優(yōu)選設置在屏幕下方），用于捕捉使用者眼睛圖像。本發(fā)明的基 于標準化眼睛圖像的視線追蹤方法不需要對光源、攝像機位置進行測量，對光源的位置也 不需要特別設定，只要光源可以在角膜上形成反射點（即角膜反射光斑）即可。因此，本發(fā) 明的方法更便于進行系統(tǒng)搭建。
[0078] 為了進行視線估計，首先要對使用者眼睛圖像進行特征提取。本發(fā)明的基于標準 化眼睛圖像的視線追蹤方法需要提取眼睛圖像中的三個（或三個以上）角膜反射點（即角 膜反射光斑）和眼球標志點的位置信息（眼球標志點可以是瞳孔中心也可以是虹膜-鞏膜 邊緣的中心）。圖像特征提取的過程