視線追蹤

序言
前言
第1章 緒論
1.1 視覺注意
1.1.1 早期注意理論
1.1.2 近代注意理論
1.1.3 當前視覺注意理論
1.1.4 未來注意的研究
1.2 人眼系統的視覺機制
1.2.1 眼楮
1.2.2 視網膜
1.2.3 視束和視覺通道
1.3 視覺
1.3.1 顏色視覺
1.3.2 立體視覺
1.3.3 臨時視覺
1.4 人眼運動
1.4.1 控制眼球運動的肌肉
1.4.2 平穩跟隨運動
1.4.3 掃視
1.4.4 固視微動
1.4.5 眼球振顫
1.5 雙眼視覺
1.6 視野與視敏度
參考文獻
第2章 視線追蹤方法
2.1 直接觀察法
2.2 後像法
2.3 機械記錄法
2.3.1 杠桿直接記錄法
2.3.2 氣動法
2.3.3 角膜吸附環狀物法
2.4 電流記錄法
2.5 電磁感應法
2.6 光學記錄法
2.6.1 反光記錄法
2.6.2 影視法
2.6.3 角膜反光法
2.6.4 雙普金野法
2.6.5 虹膜?鞏膜邊緣法
2.7 本章小結
參考文獻
第3章 典型視線追蹤系統及構成
3.1 典型視線追蹤系統
3.1.1 穿戴式（頭盔式）視線追蹤系統
3.1.2 非穿戴式（遙測式）視線追蹤系統
3.2 典型的視線追蹤系統構成
3.2.1 單攝像機無光源系統
3.2.2 單攝像機單光源或雙光源系統
3.2.3 單攝像機多光源系統
3.2.4 多攝像機多光源系統
3.3 本章小結
參考文獻
第4章 圖像預處理
4.1 基本對稱雙正交小波重構的圖像增強方法
4.1.1 雙正交小波
4.1.2 基于反對稱雙正交小波重構的圖像多尺度邊緣提取
4.1.3 基于反對稱雙正交小波變換的圖像鏡化增強
4.1.4 圖像濾噪增強
4.1.5 實驗結果與分析
4.2 基于邊緣檢測和邊濾波的彩色圖像濾噪方法
4.2.1 細胞神經網絡（CNN）
4.2.2 基于CNN的彩色圖像分塊自適應邊緣檢測
4.2.3 彩色圖像濾噪
4.2.4 實驗結果及分析
4.3 本章小結
參考文獻
第5章 視線參數檢測
5.1 基于主動紅外光源的窄視野攝像機系統視線參數檢測
5.1.1 亮瞳和暗瞳圖像判別及圖像差分
5.1.2 視線特征參數提取
5.1.3 實驗結果
5.2 基于主動紅外光源的寬視野攝像機視線參數檢測
5.2.1 暗瞳圖像上基于AdaBoost算法的人臉檢測和人眼區域定位
5.2.2 投影法縮小人眼檢測區域
5.2.3 瞳孔檢測及瞳孔橢圓擬合
5.2.4 角膜反射（普爾欽斑）檢測與中心定位
5.2.5 實驗結果與分析
5.3 本章小結
參考文獻
第6章 瞳孔跟蹤
6.1 基于卡爾曼濾波和均值漂移的瞳孔跟蹤方法
6.1.1 卡爾曼濾波
6.1.2 基于卡爾曼濾波和均值漂移的瞳孔跟蹤方法
6.2 基于粒子濾波的瞳孔跟蹤方法
6.2.1 粒子濾波
6.2.2 基于偽彩色圖的粒子濾波瞳孔跟蹤方法
6.2.3 實驗結果與分析
6.3 粒子濾波和卡爾曼濾波組合的瞳孔跟蹤方法
6.3.1 粒子濾波跟蹤
6.3.2 卡爾曼濾波瞳孔參數估計
6.4 本章小結
參考文獻
第7章 視線追蹤系統標定
7.1 攝像機模型
7.1.1 成像變換
7.1.2 攝像機的鏡頭畸變
7.1.3 攝像機模型
7.2 攝像機標定方法
7.3 雙攝像機雙光源視線追蹤系統構成
7.4 基于平面鏡反射的視線追蹤系統標定
7.4.1 三維空間坐標測量
7.4.2 平面估計
7.4.3 確定屏幕平面及光源中心的空間位置
7.4.4 實驗結果
7.5 基于多攝像機全局標定的視線追蹤系統標定
7.5.1 單攝像機標定
7.5.2 雙攝像機立體視覺系統標定
7.5.3 視線追蹤系統的多攝像機全局標定
7.5.4 系統標定結果與分析
7.6 本章小結
參考文獻
第8章 視線方向計算模型
8.1 單攝像機主動紅外光源系統視線方向計算模型
8.1.1 基于非線性多項式和廣義回歸神經網絡的視線估計方法
8.1.2 基于非線性多項式和支持矢量回歸的視線落點估計方法
8.1.3 基于解析頭動補償的視線估計方法
8.2 雙攝像機主動紅外光源系統的視線方向計算模型
8.2.1 基于眼球成像模型的視線估計方法
8.2.2 視線方向估計的five-spot模型
8.3 本章小結
參考文獻
第9章 視線追蹤技術應用
9.1 計算機領域
9.1.1 選擇性眼動系統
9.1.2 注視跟隨系統
9.2 心理學與生理學檢測
9.3 市場營銷與廣告
9.3.1 市場營銷
9.3.2 網頁可用性
9.3.3 電視廣告的改進
9.3.4 印刷廣告
9.3.5 商品包裝設計
9.4 工業工程與人因分析
9.4.1 航空
9.4.2 車輛輔助駕駛
9.5 本章小結
參考文獻

視線追蹤技術廣泛地應用于人機交互、車輛輔助駕駛、心理與生理學研究、人因分析、虛擬現實等領域。視線追蹤技術在國外開展較早，有著長期和深厚的技術積累，並形成了很多實際應用產品，但價格比較昂貴。我國在這一領域起步較晚、投入相對較少，研究基礎相對薄弱，但目前我國視線追蹤技術的研究越來越受到重視。

北京科技大學視線追蹤技術課題組長期從事視線追蹤技術的研究，其研究工作得到了國家自然科學基金和國家高技術研究發展計劃（863計劃）的支持。本書的主要內容來源于課題組多年的研究工作及國內外相關文獻（主要為國外文獻），主要介紹了單攝像機系統和雙攝像機系統的相關關鍵技術，具有一定的學術價值和實際應用價值。據作者檢索，目前（成書前）本書為國內第一部有關視線追蹤技術的著作。參考檢索到的國外兩部專著是《Eye Tracking Methodol-ogy The。ry and Practice》（Andrew T Duchowski著，2002年Springer出版社出版）和《Passive eye monitoring: algorithms, applications and experiments》 （Riad I．Hammoud著，2008年Springer出版）。通過作者的不懈努力，本書在內容的組織上更加專業，內容也更豐富。

本書的寫作目的在于盡快將視線追蹤相關先進技術介紹給國內的研究人員，推動視線追蹤技術在國內的發展和應用，開發屬于我國知識產權的視線追蹤產品。

王志良
2011年5月28日