基于MATLAB的眼控鼠标.pdf

本发明一种适用于眼控鼠标，系统在时序上分为背景处理，基准位置初始化和实时控制三个阶段。背景处理阶段将背景图二值化用于后面阶段的差分处理；基准位置初始化阶段利用差分投影、区域分割、内眼角点算子等方法定位瞳孔中心及内眼角坐标，生成基准特征向量；实时控制阶段使用相同的方法获得系统实时运行时人脸特征向量，与基准特征向量比较驱动鼠标。可以帮助特殊人群的使用需求，还可以应用在医疗和军事领域里。本发明通过应用matlab软件编程处理，提高了算法执行的效率，而且尝试了多种捕捉和处理方案。预期效果应该是比较理想的。与之前的技术相比，本发明更加合理，更加高效，准确度更高，使用的人群更广。

权利要求书
1.     一种基于matlab的眼控鼠标，包括对鼠标光标的处理与控制，其特征是:所述的人机交互技术使得使用者和移动终端不接触就可以实现对鼠标的控制；里面的具体实现是靠matlab的程序算法来实现的。

2.  根据权利要求1所述的 matlab算法程序，其特征是:所述的matlab会减少工作量，提高工作效率，使得该程序更具有普遍性，所述优化了数据处理算法，减少延迟，提高离开定位速度和精度。

3.  根据权利要求1所述的人机交互技术，:所述眼控鼠标其特征是就是人机自然交互在视觉通道中的一个典型应用。

说明书基于matlab的眼控鼠标
技术领域
本发明是涉及一种眼控鼠标，具体地说是涉及一种基于matlab的眼控鼠标。
背景技术
人机交互技术(HCI)，是指用户与计算机系统之间的通信，是人与计算机之间各种符号和动作的双向信息交换。人机交互技术一直是信息处理研究领域的一个重要部分，人机交互技术的发展在某种意义上将直接影响信息处理领域的发展进程。从上世纪六十年代年代至今，人机交互技术主要上已经历了三个发展阶段；一，上世纪60～70年代——打孔界面时代，该时期人机交互就是拨动开关或输人一叠打孔卡片作为输人，以读取LED的显示或得到一个硬拷贝作为输出。
上世纪70～80年代——命令界面时代，该时代人机交互就是集中在类似于打字机的技术上；三， 八十年代至今——图形界面(GUI)时代，其时人机交互就是通过基于W1MP的图形界面(使用窗口、图标、鼠标和弹出菜单)进行交互，而桌面应用成为人机交互的主宰。
眼控鼠标是自然人机交互的在视觉通道中的一个典型应用，其目的在于帮助存在上肢行动障碍人士像正常人一样平等，自然地与计算机进行交流。眼控鼠标的基本原理就是通过我们的眼睛注视代替真正的鼠标来控制电脑显示屏上鼠标点的移动。眼控鼠标除了可以帮助残障人士方便的表达自己的思想以及控制周围环境还可以成为许多其它具体应用的基础，例如：军事上，俄罗斯的“苏27”战斗机上的头盔式瞄准器，美国海军陆战队的头盔式武器系统都是基于眼控鼠标技术；民用上，眼控鼠标所使用的视线跟踪技术还可以作为检查司机在行车中是否出现疲劳现象的检测手段；在一些恶劣的制造环境或不适合人进行操作的场合，眼控鼠标技术还可以把劳动者从生产现场解放出来，远程的控制生产过程，避免了不必要的人员伤亡。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种基于matlab的眼控鼠标。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：
提供了一种相对高效的方法；原有的技术是第一版的眼控鼠标系统使用两个眼球瞳孔中心连线的中心点相对正脸图像中的瞳孔中心连线中心点的位移差作为参数来生成鼠标控制信息，它的优点是初步实现了眼控系统的雏形，但由于系统仅仅使用瞳孔中心连线中心点坐标的位移变化作为鼠标移动的判断依据，当坐标变化时，我们不能判断出这种变化是由于人脸扭动还是因为人脸平移所引起，造成使用者的不便。然后，第二版的眼控鼠标系统在第一版的基础上修改原有算法，分别利用二值化模型和唇色模型在肤色区域寻找满足眼睛特征和唇部特征的区域，找出双眼的两个瞳孔中心点和嘴唇的中心点，连接这三个中心点，得到人脸特征三角形。利用实时特征三角形参数与初始化时基准状态参数作比较，估计出人脸的运动，包括扭转、俯仰等，进而利用这些信息控制鼠标。第二版的系统由于使用了特征三角形进行定位，克服了原有系统不能区分人脸扭转姿态与脸部平移姿态的缺陷，但也存在特征点定位不够精确的问题。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：目前，第三版的眼控鼠标系统在第二版系统的基础上对粗定位的眼部区域进行区域分割及质心算法等操作来求得瞳孔中心点坐标。这种方法大大提高了定位瞳孔中心的准确率。此外，系统还利用内眼角算子精确定位使用者的内眼角，利用内眼角和瞳孔中心的坐标生成鼠标控制信息。第三版系统克服了之前第一、二版系统特征
定位精度不高的问题，但也存在计算量较大，具体控制方式(如歪头控制鼠标左击)存在较大误差等缺点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
PC的系统资源消耗较小。本系统将复杂的计算过程移植到嵌入式系统上，利用多核系统的流水线机制进行计算，PC端只进行鼠标控制操作，所用资源大大减少。现有算法针对硬件的优化提高了运算效率。本系统在进行算法移植时，使用乘法原表和浮点运算定点化的方法进行优化，极大地提高算法在嵌入式平台的运算速度。系统设计采用了多处理器的多核并行处理设计思路。同一时刻，多个处理器分别对各自的计算任务进行处理。本设计对系统的可切换多路总线进行了硬件设计。该可切换多路总线的最大优势是把待计算的任务固定在一个存储器中进行处理，避免了数据在存储器之间反复的传递，大大节省了系统运行时间。
附图说明
图1是眼控鼠标系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
第三版系统按功能可划分为的四个主要模块，如图1所示：其中，视频采集模块主要使用摄像头负责进行图像收集工作；视频图像处理模块的主要功能是对已收集到的彩色图进行色彩空间转换和肤色分割，生成相应的肤色二值图和灰度图，然后对肤色二值图与背景二值图进行差分操作， 得到人脸图像，最后对人脸图像进行预处理(包括平滑，膨胀，腐蚀等操作)；人脸特征定位及跟踪模块主要是对已取得的每一幅人脸图像进行一系列的处理(包括灰度投影，积分差分投影及质心算法等)，最终得到每一幅图像的双眼瞳孔中心及内眼角坐标；视线方向判定及鼠标控制模块负责把实时的双眼瞳孔中心及内眼角坐标生成鼠标控制向量，并与初始特征向量作对比，得到人脸的位置变化信息，并将该信息作为鼠标操作指示存放到鼠标操作消息队列，从而起到控制鼠标的作用。
本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。