一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法与流程

本发明涉及眼球追踪，尤其涉及一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法。

背景技术：

1、眼球追踪和分析是一种基于图像处理和计算机视觉的技术，旨在实时跟踪和分析人眼在图像或视频中的运动。

2、经检索cn 115686209a公开了一种基于图像处理技术的瞳孔追踪和眼球控制系统，通过显示屏对3d动态模型进行显示，便于观察和诱导瞳孔的动作，方便测试。

3、以上现有技术中存在以下不足之处，精度限制：现有的眼球追踪技术在某些情况下可能受到精度限制。特别是在光照不均匀、眼球遮挡或快速运动等复杂条件下，精确跟踪眼球位置和运动可能具有挑战性，环境依赖性：眼球追踪技术对环境的要求较高，光照条件的变化、背景干扰和镜面反射等因素可能影响到眼球图像的质量和特征提取的准确性，进而影响眼球追踪的效果，用户舒适度：现有的眼球追踪技术通常需要使用专门的眼动仪设备，这可能对用户的舒适度和可接受性产生影响，这些设备可能会引起用户的不适感，限制了追踪和分析的实际应用场景和时间，复杂性和成本：眼球追踪系统的部署和维护通常需要复杂的设备和算法，并具有较高的成本。这可能限制了其在广泛应用中的可行性和可及性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法。

2、基于上述目的，本发明提供了一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法。

3、一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，包括以下步骤：

4、s1、通过高分辨率红外摄像机获取眼球图像；

5、s2、对获取的眼球图像进行预处理，包括去噪、增强和对比度调整；

6、s3、使用图像处理算法检测眼球在图像中的位置和边界；

7、s4、跟踪眼球在连续图像帧中的运动轨迹；

8、s5、分析眼球的运动轨迹以获得相关眼球数据，例如注视点、注视持续时间和眼球运动速度；

9、s6、输出眼球追踪和分析结果。

10、进一步的，眼球图像处理算法包括以下步骤：

11、a.使用特征提取技术识别眼球的特定特征，包括瞳孔和眼球边界；

12、b.应用运动估计算法以准确跟踪眼球在图像帧中的运动。

13、进一步的，眼球图像预处理步骤还包括眼球图像的归一化和校正，以确保不同红外摄像机和光照条件下的一致性。

14、进一步的，执行图像处理算法、跟踪眼球运动轨迹和分析眼球数据通过计算机完成。

15、进一步的，眼球追踪和分析结果输出至显示器，用于与用户进行交互。

16、进一步的，运动估计算法工作原理如下：

17、a.图像帧获取：首先，连续的图像帧序列被捕获或加载，这些图像帧包含了物体的运动。

18、b.特征提取：在每个图像帧中，使用特征提取算法来提取出物体的关键特征点。

19、c.特征匹配：将相邻图像帧中的特征点进行匹配，找到它们之间的对应关系,这可以使用特征描述子(sift、surf或orb)和匹配算法(ransac)来实现。

20、d.运动估计：基于特征点的对应关系，运动估计算法计算出物体在相邻图像帧之间的运动信息,常见的运动估计方法包括：

21、1.光流法(optical flow)：假设邻近像素在连续图像帧中的亮度保持不变，通过追踪像素在图像中的运动，计算出运动向量场。常见的光流方法有基于亮度的光流和基于特征点的光流。

22、2.块匹配法(block matching)：将图像分割为小块，然后在相邻图像帧中寻找匹配块，通过比较块之间的差异来计算运动向量。

23、3.特征点跟踪法(feature tracking)：通过追踪特征点在连续图像帧中的位置变化，估计出物体的整体运动。

24、进一步的，运动估计方法采用d项目中1-3中的任意一种。

25、本发明的有益效果：

26、1.本发明用户界面优化：通过分析眼球追踪数据，设计师和工程师可以优化用户界面的布局、内容和交互方式，提供更好的用户体验和可用性。

27、2.人机交互改进：通过理解用户的注视点和注意力分布，可以改进人机交互系统，使其更具智能、自适应和人性化。

28、3.用户行为分析：眼球追踪数据可以提供关于用户行为的定量和定性分析，用于市场研究、用户研究和消费者行为分析等领域。

29、4.眼球运动研究：眼球追踪和分析方法为眼球运动研究提供了一种非侵入性和精确的手段，有助于深入理解视觉感知、注意力机制和认知过程。

30、5.医学诊断和康复：眼球追踪技术在医学领域中有广泛应用，可以用于眼科疾病的早期诊断、视觉障碍的评估以及康复训练的监测和指导。

31、总体而言，眼球追踪和分析方法为多个领域带来了诸多益处，提供了更深入的洞察和有效的解决方案，从而改善用户体。

技术特征：

1.一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，其特征在于，所述眼球图像处理算法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，其特征在于，所述眼球图像预处理步骤还包括眼球图像的归一化和校正，以确保不同红外摄像机和光照条件下的一致性。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，其特征在于，所述执行图像处理算法、跟踪眼球运动轨迹和分析眼球数据通过计算机完成。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，其特征在于，所述眼球追踪和分析结果输出至显示器，用于与用户进行交互。

6.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，其特征在于，所述运动估计算法工作原理如下：

7.根据权利要求6所述的一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，其特征在于，所述运动估计方法采用d项目中1-3中的任意一种。

技术总结
本发明涉及眼球追踪技术领域，具体涉及一种基于图像处理的眼球追踪及分析方法，包括以下步骤：通过高分辨率红外摄像机获取眼球图像→对获取的眼球图像进行预处理→使用图像处理算法检测眼球在图像中的位置和边界→跟踪眼球在连续图像帧中的运动轨迹→分析眼球的运动轨迹以获得相关眼球数据，例如注视点、注视持续时间和眼球运动速度→输出眼球追踪和分析结果。本发明通过分析眼球追踪数据，设计师和工程师可以优化用户界面的布局、内容和交互方式，提供更好的用户体验和可用性，通过理解用户的注视点和注意力分布，可以改进人机交互系统，使其更具智能、自适应和人性化，眼球追踪数据可以提供关于用户行为的定量和定性分析，用于市场研究。

技术研发人员：潘绪谱
受保护的技术使用者：上海智玖科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15