基于體感的眼控鼠標的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明是涉及一種體感技術，具體地說是涉及一種基于體感的眼控鼠標。
【背景技術】
[0002]人機交互技術(HCI)，是指用戶與計算機系統之間的通信，是人與計算機之間各種符號和動作的雙向信息交換。人機交互技術一直是信息處理研究領域的一個重要部分，人機交互技術的發展在某種意義上將直接影響信息處理領域的發展進程。從上世紀六十年代年代至今，人機交互技術主要上已經歷了三個發展階段；一，上世紀60?70年代一打孔界面時代，該時期人機交互就是撥動開關或輸人一疊打孔卡片作為輸人，以讀取LED的顯示或得到一個硬拷貝作為輸出；二，
上世紀70?80年代——命令界面時代，該時代人機交互就是集中在類似于打字機的技術上；三，八十年代至今——圖形界面(GUI)時代，其時人機交互就是通過基于WIMP的圖形界面(使用窗口、圖標、鼠標和彈出菜單)進行交互，而桌面應用成為人機交互的主宰。
[0003]眼控鼠標是自然人機交互的在視覺通道中的一個典型應用，其目的在于幫助存在上肢行動障礙人士像正常人一樣平等，自然地與計算機進行交流。眼控鼠標的基本原理就是通過我們的眼睛注視代替真正的鼠標來控制電腦顯示屏上鼠標點的移動。眼控鼠標除了可以幫助殘障人士方便的表達自己的思想以及控制周圍環境還可以成為許多其它具體應用的基礎，例如:軍事上，俄羅斯的“蘇27”戰斗機上的頭盔式瞄準器，美國海軍陸戰隊的頭盔式武器系統都是基于眼控鼠標
技術；民用上，眼控鼠標所使用的視線跟蹤技術還可以作為檢查司機在行車中是否出現疲勞現象的檢測手段；在一些惡劣的制造環境或不適合人進行操作的場合，眼控鼠標技術還可以把勞動者從生產現場解放出來，遠程的控制生產過程，避免了不必要的人員傷亡。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服了現有技術中的不足，提供了一種基于體感的眼控鼠標的相對高效的方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現:
眼控鼠標系統在第一版的基礎上修改原有算法，分別利用二值化模型和唇色模型在膚色區域尋找滿足眼睛特征和唇部特征的區域，找出雙眼的兩個瞳孔中心點和嘴唇的中心點，連接這三個中心點，得到人臉特征三角形。利用實時特征三角形參數與初始化時基準狀態參數作比較，估計出人臉的運動，包括扭轉、俯仰等，進而利用這些信息控制鼠標。第二版的系統由于使用了特征三角形進行定位，克服了原有系統不能區分人臉扭轉姿態與臉部平移姿態的缺陷，但也存在特征點定位不夠精確的問題。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現:目前，第三版的眼控鼠標系統在第二版系統的基礎上對粗定位的眼部區域進行區域分割及質心算法等操作來求得瞳孔中心點坐標。這種方法大大提高了定位瞳孔中心的準確率。此外，系統還利用內眼角算子精確定位使用者的內眼角，利用內眼角和瞳孔中心的坐標生成鼠標控制信息。第三版系統克服了之前第一、二版系統特征定位精度不高的問題，但也存在計算量較大，具體控制方式(如歪頭控制鼠標左擊)存在較大誤差等缺點。
[0006]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
本系統的主要特點是:1.PC的系統資源消耗較小。本系統將復雜的計算過程移植到嵌入式系統上，利用多核系統的流水線機制進行計算，PC端只進行鼠標控制操作，所用資源大大減少。2.現有算法針對硬件的優化提高了運算效率。本系統在進行算法移植時，使用乘法原表和浮點運算定點化的方法進行優化，極大地提高算法在嵌入式平臺的運算速度。3.系統設計采用了多處理器的多核并行處理設計思路。同一時刻，多個處理器分別對各自的計算任務進行處理。4.本設計對系統的可切換多路總線進行了硬件設計。該可切換多路總線的最大優勢是把待計算的任務固定在一個存儲器中進行處理，避免了數據在存儲器之間反復的傳遞，大大節省了系統運行時間。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明基于體感的眼控鼠標的流程圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
第三版系統按功能可劃分為的四個主要模塊，如圖1所示:其中，視頻采集模塊主要使用攝像頭負責進行圖像收集工作；視頻圖像處理模塊的主要功能是對已收集到的彩色圖進行色彩空間轉換和膚色分割，生成相應的膚色二值圖和灰度圖，然后對膚色二值圖與背景二值圖進行差分操作，得到人臉圖像，最后對人臉圖像進行預處理(包括平滑，膨脹，腐蝕等操作)；人臉特征定位及跟蹤模塊主要是對已取得的每一幅人臉圖像進行一系列的處理(包括灰度投影，積分差分投影及質心算法等)，最終得到每一幅圖像的雙眼瞳孔中心及內眼角坐標；視線方向判定及鼠標控制模塊負責把實時的雙眼瞳孔中心及內眼角坐標生成鼠標控制向量，并與初始特征向量作對比，得到人臉的位置變化信息，并將該信息作為鼠標操作指示存放到鼠標操作消息隊列，從而起到控制鼠標的作用。
[0009]本發明中涉及的未說明部份與現有技術相同或采用現有技術加以實現。
【主權項】
1.一種基于體感的眼控鼠標，包括對鼠標光標的處理與控制，其特征是:所述matlab算法程序；所述人機交互技術。2.根據權利要求1所述的matlab算法程序,其特征是:所述的matlab會減少工作量，提高工作效率，使得該程序更具有普遍性，所述優化了數據處理算法，減少延遲，提高離開定位速度和精度。3.根據權利要求1所述的人機交互技術，其特征是:所述的人機交互技術就是人機自然交互在視覺通道中的一個典型應用。
【專利摘要】本發明一種適用于基于體感的眼控鼠標，系統在時序上分為背景處理，基準位置初始化和實時控制三個階段。背景處理階段將背景圖二值化用于后面階段的差分處理；基準位置初始化階段利用差分投影、區域分割、內眼角點算子等方法定位瞳孔中心及內眼角坐標，生成基準特征向量；實時控制階段使用相同的方法獲得系統實時運行時人臉特征向量，與基準特征向量比較驅動鼠標。可以幫助特殊人群的使用需求，還可以應用在醫療和軍事領域里。本發明通過應用體感技術以及應用matlab軟件編程處理，提高了算法執行的效率，而且嘗試了多種捕捉和處理方案。預期效果應該是比較理想的。與之前的技術相比，本發明更加合理，更加高效，準確度更高。
【IPC分類】G06F3/01, G06F3/033
【公開號】CN105320250
【申請號】CN201410279348
【發明人】高蓉
【申請人】南京大五教育科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年6月20日