基于亮瞳效应的人眼跟踪系统研究

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人眼的检测与定位是机器视觉领域的一个重要研究课题,涉及到图像处理、模式识别、生物特征提取等众多学科,具有广泛的应用前景和重要的研究价值。在无辅助视差立体显示技术中,人眼定位技术具有极为重要作用,在这种应用场合中,人眼定位被要求具有高精度、实时性强等特点。  伴随着数字图像处理技术和模式识别的发展,人眼检测技术取得了巨大的发展,目前已有许多算法被研究人员提出。本文在总结已有算法的基础上,提出一种用于立体显示的人眼跟踪算法,并在PC验证的基础上,将其移植到自行设计的DSP视频处理平台上。  该算法基于亮瞳效应,采用主动红外照明的方式获取人眼获选点;基于“人脸——人眼”两层结构,首先使用连续输出值的Adaboost级联分类器检测用户脸,而后在用户脸内部搜索瞳孔;检测瞳孔所用的方法为Adaboost人眼级联分类器+支持向量机判决瞳孔精确坐标;为了加快跟踪速度,我们还利用了Kalman滤波和一步预测算法对探测到的人眼坐标进行滤波,得到下一帧中该人眼对及对应人脸最有可能存在的位置,并在下一帧中优先搜索预测位置。  我们设计了基于TI TMS320DM6437 DSP的可扩展视频采集与处理平台,并将之前提出的人眼跟踪算法移植到该平台上,能够实时采集模拟或数字视频信号并存储在外部DDR存储器中,对采集到的视频信号执行人眼跟踪算法,在输出包含人脸人眼位置的演示视频的同时,通过DSP板的RS232串口将数据发送到立体显示系统的主控机上。本文介绍了这一系统的硬件设计和相应软件结构,并讨论了保证算法能够实时运行而采用的优化措施。实验证明,这一系统设计方案可行,人眼跟踪算法程序在DSP上具有较好的准确性和可靠性。
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