基于激光算法的全自動(dòng)眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)儀及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)領(lǐng)域，特別涉及一種全自動(dòng)眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)儀及 其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，近幾年隨著技術(shù)的大力發(fā)展，利用各種手段來(lái)研究人們的使用或者行為習(xí) 慣顯得必不可少，包括某種行為對(duì)人的認(rèn)知心理變化之類；尤其是現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的飛 快，許多網(wǎng)站也在研究人們的興趣點(diǎn)在哪里，從而根據(jù)人們的興趣點(diǎn)來(lái)有針對(duì)性的做一些 實(shí)用性布局，眼動(dòng)儀這個(gè)設(shè)備就派上了用場(chǎng)。但現(xiàn)在的眼動(dòng)儀的校準(zhǔn)方面都是靠人工的測(cè) 量，包括被試者離眼動(dòng)儀的距離，眼動(dòng)儀與投影幕布的距離，還有就是眼動(dòng)儀的角度；這些 指標(biāo)人工測(cè)量會(huì)耗時(shí)很大，而且得到的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確，尤其是角度的數(shù)值。
[0003] 現(xiàn)有的定標(biāo)技術(shù)只是人工測(cè)量，雖然這樣可以實(shí)現(xiàn)定標(biāo)的目的，但是需要人工測(cè) 量眼動(dòng)儀與幕布的距離，人工測(cè)量幕布的大小，人工測(cè)量眼動(dòng)設(shè)備的角度等，而且，人工測(cè) 量要用到卷尺、直尺、水平儀和角度儀等設(shè)備，測(cè)量起來(lái)很是繁瑣，并且需要大量的時(shí)間和 投入，最大的問(wèn)題是由誤差，每個(gè)人的測(cè)量結(jié)果都是不一樣的。由于很多科研機(jī)構(gòu)需要節(jié)省 時(shí)間，人工測(cè)量的缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)。
[0004] 因此，需要一種能有效地進(jìn)行眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)的裝置及其使用方法，解決上述 問(wèn)題以及其他需要進(jìn)行眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)的情況所面臨的類似問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種新型的全自動(dòng)眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)儀，有著精密的算 法，完全不用人工干預(yù)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定標(biāo)。這套定標(biāo)儀采用了激光投射幕布定位的方法， 軟件算出激光點(diǎn)相對(duì)幕布的相對(duì)坐標(biāo)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的激光點(diǎn)與幕布邊緣的占用比，算 出幕布的大小。本發(fā)明的角度是通過(guò)角度傳感器算出。
[0006] 因此，本發(fā)明提供了一種基于激光算法的全自動(dòng)眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)儀，其特征在 于，所述定標(biāo)儀包括：
[0007]外殼；
[0008] 處于所述外殼的內(nèi)部的、對(duì)各部件的進(jìn)行控制的主板，所述控制優(yōu)選通過(guò)主板上 的豐吳塊實(shí)現(xiàn)；
[0009] 設(shè)置在所述外殼上的攝像頭，用于獲取圖像；
[0010] 用于發(fā)出激光進(jìn)行定位的激光投射器，所述激光投射器設(shè)置在所述外殼上；
[0011] 用于測(cè)量被定標(biāo)物的角度的角度傳感器，所述角度傳感器在外殼之外；
[0012] 其中，所述定標(biāo)儀采用激光投射器發(fā)出的激光進(jìn)行定位，利用所述攝像頭選取幕 布的激光點(diǎn)，通過(guò)所述角度傳感器傳輸所述被定標(biāo)物的角度數(shù)據(jù)，所述主板包括距離計(jì)算 模塊和幕布大小模塊用于算法計(jì)算：定標(biāo)儀距離幕布的距離、幕布的大小。
[0013] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述主板包括角度校正模塊、圓心坐標(biāo)模塊、圖像處理 模塊、圓心模塊和校正模塊中的一個(gè)模塊或多個(gè)模塊的組合。上述模塊優(yōu)選實(shí)施方式見(jiàn)下 文的描述。
[0014] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述主板包括角度校正模塊：根據(jù)所述被定標(biāo)物的角 度數(shù)據(jù)，對(duì)所述被定標(biāo)物的角度進(jìn)行校正。
[0015] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述主板包括距離計(jì)算模塊：已知激光的實(shí)際水平距 離d，激光燈上下光束的夾角為?，焦距為f，定標(biāo)儀與幕布的距離為：（d+f)*cot?。例如， 所述激光投射器數(shù)量為4個(gè)，兩兩布置在所述攝像頭的兩側(cè)。
[0016] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述攝像頭數(shù)量為1個(gè)。
[0017] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述激光投射器3的數(shù)量有多個(gè)例如2-10個(gè)，優(yōu)選分 布在所述工業(yè)攝像頭周圍。
[0018] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述激光投射器數(shù)量為4個(gè)，兩兩布置在所述攝像頭 的兩側(cè)。
[0019] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述攝像頭和所述激光投射器的在所述外殼的同一個(gè) 面上。
[0020] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的角度傳感器使用芯片ADXL345或者是MPU6000、 MPU9250來(lái)實(shí)現(xiàn)角度的傾角的計(jì)算。
[0021] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，Ul為電路的主芯片，并且/或者Ul為通訊芯片。
[0022] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的角度傳感器使用的芯片為ADXL345,直接輸出數(shù) 字信號(hào)。
[0023] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的定標(biāo)儀還包括接口板，所述接口板與主板連 接。
[0024] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，發(fā)明的定標(biāo)儀還包括USB接口線，所述USB接口線通過(guò) 所述接口板與所述主板連接，并通過(guò)外殼的開(kāi)口露出外殼表面。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中， 所述USB接口線包括至少一個(gè)攝像頭USB接口和一個(gè)激光燈USB控制接口。
[0025] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，發(fā)明的定標(biāo)儀還包括網(wǎng)口，所述網(wǎng)口通過(guò)所述接口板 與所述主板連接，并通過(guò)外殼的開(kāi)口露出外殼表面，所述網(wǎng)口通過(guò)網(wǎng)線連接角度傳感器。
[0026] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述被定標(biāo)物是眼動(dòng)儀。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種利用本發(fā)明的基于激光算法的全自動(dòng)眼動(dòng)追蹤測(cè)距定標(biāo)儀 對(duì)被定標(biāo)物進(jìn)行定標(biāo)的方法，包括：
[0028]1)安裝所述定標(biāo)儀；
[0029] 2)將所述定標(biāo)儀前端的激光投射器對(duì)準(zhǔn)幕布，開(kāi)啟激光燈并投射于幕布上；
[0030] 3)通過(guò)軟件啟動(dòng)攝像頭攝取激光投影在幕布上的圖片；
[0031] 4)根據(jù)相對(duì)坐標(biāo)的算法算出定標(biāo)儀與幕布的距離和幕布的大小尺寸；
[0032] 5)將角度傳感器和所述被定標(biāo)物連接在一塊，所述角度傳感器根據(jù)角度的變化實(shí) 時(shí)傳送所述被定標(biāo)物的角度數(shù)據(jù)。
[0033] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)所述被定標(biāo)物的角度數(shù)據(jù)，對(duì)所述被定標(biāo)物的角 度進(jìn)行校正。優(yōu)選地，所述角度校正通過(guò)主板上的角度校正模塊進(jìn)行。
[0034] 在一個(gè)實(shí)施方案中，攝像頭攝取的激光投影在幕布上的圓的圓心坐標(biāo)按如下公式 進(jìn)行確定：
[0036] 其中f(x,y)是大小為M*N的連通區(qū)域。優(yōu)選地，所述圓心坐標(biāo)通過(guò)主板上的圓心 坐標(biāo)模塊進(jìn)行。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施方案中，攝像頭攝取激光投影在幕布上的圖片通過(guò)定標(biāo)儀系統(tǒng)獲取無(wú) 激光點(diǎn)的原始圖像作為背景圖像A，在同等環(huán)境下定標(biāo)系統(tǒng)在幕布上四個(gè)激光點(diǎn)的原始圖 像（后稱激光圖像）B，四個(gè)激光點(diǎn)可知道其順序，在同等環(huán)境下定標(biāo)系統(tǒng)獲取屏幕上的點(diǎn) 形成的原始圖像C(例如，屏幕上水平兩點(diǎn)的占幕布寬的n%，例如n = 90,垂直兩點(diǎn)的占幕 布高的m%，例如m = 90)。
[0038] 在一個(gè)實(shí)施方案中，圖像攝取步驟后進(jìn)行背景減除步驟，背景在本系統(tǒng)中為噪聲 干擾且在B、C中，背景圖像都是固定的圖像A，使用激光圖像減去背景圖像，剩下的大致就 是目標(biāo)圖像I，使用屏幕點(diǎn)圖像減去背景圖像，剩下的大致就是目標(biāo)圖像J:
[0039] I=B-A;
[0040] J=C-A0
[0041] 在一個(gè)實(shí)施方案中，圖像攝取步驟后（優(yōu)選背景減除步驟后）是圖像處理步驟，首 先將圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后對(duì)圖像進(jìn)行平滑濾波，濾波后將圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像；系統(tǒng) 在轉(zhuǎn)換為二值圖像中，依據(jù)背景部分與目標(biāo)圖像在灰度直方圖中顯現(xiàn)出來(lái)的二峰性，確定 二值圖像的閾值。優(yōu)選地，所述圖像處理通過(guò)主板上的圖像處理模塊進(jìn)行。
[0042] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述激光投影在幕布的上點(diǎn)通過(guò)以下方式確定其圓 心：為了得到準(zhǔn)確的4個(gè)點(diǎn)的圓心，采用對(duì)二值圖像中不同的連通區(qū)域進(jìn)行不同的編號(hào)，并 以此來(lái)區(qū)分不同的連通域，設(shè)標(biāo)簽序號(hào)a= 0 ;已貼標(biāo)簽的個(gè)數(shù)為