图像梯度下眼控机械臂的眼动追踪算法

王泽云，陈耀忠，柳仁地，盛党红，张闰楚

(1.南京工程学院自动化学院，江苏 南京 211167) (2.北方信息控制研究院集团有限公司，江苏 南京 211153)

近年来，在硬件、软件和人工智能等多领域的共同助力下，眼动追踪技术发展神速，成为众科技巨头眼中下一个竞逐目标。该技术是通过软件算法以及机械、电子、光学等各种检测手段获取受试者当前视线方向的技术，广泛应用于人机交互、辅助驾驶、心理研究、虚拟现实和军事等多个领域[1]。为了提高残疾人士的生活质量，提高部分高风险作业的工作安全性，本文提出了一种眼控机械臂的构想。

眼控机械臂将眼动追踪技术与机械臂有机结合起来，只要通过人的眼球运动就能控制其运动，并完成一些相应的动作。对于这种机械臂，最重要的就是眼动追踪算法。

1 眼动追踪的实现过程

1.1 捕捉图像

进行眼动追踪，首先需要通过摄像头这一设备捕捉连续的图像。本文选用60 Hz摄像头，并将捕捉到的图像转换成RGB通道格式。考虑到设备的成本问题，所以采用每n帧一次比较方式替代逐帧比较方式。

1.2 图像预处理

由于一般的图像中很难保证没有影响识别的噪声，同时眼动追踪算法最终需要识别的是颜色较浅的眼白上的黑色瞳孔部分，所以首先利用灰度化来消除多余的颜色带来的干扰。图像灰度化的方法有多种，例如分量法、最大值法、平均值法和加权平均法。实验发现，分量法中G分量下的灰度化图像效果对于眼动追踪的后续处理最有效。……