【正文】 生長狀態(tài)信息，農業(yè)資源管理、植物病理研究、遺傳細胞工程研究等。 1) 醫(yī)學方面：對染色體切片、癌細胞切片、 x射線圖像、超聲波圖像的自動檢查、診斷，注射器針頭的質量檢查，藥片包裝有無缺損等。 機器視覺是一門涉及神經生理學、認知心理學、物理學、數(shù)學、計算機科學、 第一章 緒論 3 圖像處理、模式識別和人工智能等多個領域的新技術，這些領域的迅速發(fā)展有力地促進了視覺技術的進步 。 其市場潛力不可忽視。 從上述 數(shù)據(jù)可以看出機器視覺的發(fā)展之快。 國外機器視覺發(fā)展的起點難以準確考證，其大致的發(fā)展歷程是 20世紀 50年代提出機器視覺概念 ， 20世紀 60年代真正開始發(fā)展， 20世紀 70年代進入發(fā)展正軌， 20世紀 80年代發(fā)展趨于成熟， 20世紀 80年代后高速發(fā)展。本系統(tǒng)將 機器視覺與虛擬儀器相結合，將 攝像控制 、 圖像采集 、 圖 像分析、識別 以及 對鼠標操作集于一體，是一項有實用意義的嘗試 性研究 。 2) 運用 NI公司的圖形化設計語言 LabVIEW作為開發(fā)平臺， LabVIEW是圖形化的程序語言，用 “ 繪制 ” 流 程圖代替編寫程序代碼，能使設計出的人機界面更為美觀，能兼容 C、 VC、 VB語言的編程，開發(fā)的軟件移植性強 ［ 2－ 3］ 。 2) 根據(jù)要得到的人眼眼球信息，基于 LabVIEW平臺的編程處理，達到人眼眼動對電腦鼠標的實時控制。主要目的是： 1) 開發(fā)對人眼的圖像采集、人眼眼球的模式識別以及人眼眼球中心位置的分析系統(tǒng)。 研究的 目的與意義 本研究將機器視覺技術 和虛擬儀器 應用到人眼跟蹤上，利用機器視覺對人眼進行圖像采集和處理，達到人眼跟蹤的目的，最終達到人眼眼動對電腦鼠標進行移動操作。 本文 嘗試性的將機器視覺 技術 與虛擬 儀器相結合， 利用市場上常見的攝像頭 、個人電腦及虛擬儀器軟件 LabVIEW、 Vision Assistant和 IMAQ Vision搭建簡單、有效的人眼跟蹤的人機交互平臺。 目前對于人眼視線的人機交互的研究還處于起步階段，雖然有多種方法可 以對人眼視線進行檢測，但是由于人眼在觀察時移動的速度較快，范圍較小，大多數(shù)的檢測方法精確度不 夠 ， 并且 對人眼的影響較大。此外 ， 語音識別輸入技術在逐漸成熟 ， 而對身體姿勢的理解、觸覺的輸入輸出等技術在智能虛擬現(xiàn)實環(huán)境中得到了較多的研究。人機界面更強調 “ 以人為中心的原則 ” ， 使用戶能運用各種感覺通道 ， 以最自然的方式和計算機交互。 本系統(tǒng)是將機器視覺與虛擬儀器相結合 ， 完成人眼視線與機器 人機交互的一次新的嘗試，是一個較有價值的研究方向。本文就人眼視線的人機交互技術，將當前比較成熟、完善的機器視覺技術與虛擬儀器相結合 ，利用市場上比較常見的攝像頭對人眼進行非接觸式的圖像采集，由 LabVIEW和Vision Assistant以及 IMAQ Vision組成的虛擬儀器，對采集的圖像進行處理 和 識別。摘要 摘要 隨著人機交互技術的不斷發(fā)展，除了傳統(tǒng)成熟 的 鼠標、鍵盤等輸入方式外，語音輸入也進入 了 實用化階段，人眼視線由于 其 本身包含較多當前任務信息也自然 成 作為一種候選的輸入通道。 目前對于人眼視線的人機交互技術研究漸漸受到人們的重視。最終建立人機交互平臺 ，并 完成 人眼視 覺對電腦鼠標 控制的人眼追蹤系統(tǒng)。 關鍵字 ： 人機交互 人眼追蹤 虛擬儀器 LabVIEW Abstract Abstract With the development of HumanComputer Interaction Techniques, except the traditional mouse and keyboard, voice input method has entered practical stage. Because of the human sight includes a lot of information of current tasks, it can naturally bees a candidate input channel. HumanComputer Interaction Techniques research about human sight is being more and more important. In this paper, our method is based on the HumanComputer Interaction of human sight to bine mature machinevision and virtual instruments. We used the camera which can be easily found on the market to gather the images of human eye by untouched way and the virtual instrument which consist LabVIEW, Vision Assistant and IMAQ Vision to process and identify the gathered images. At last, we had built HumanComputer Interaction platform to acplish eye tracking system which uses human sight to control puter mouse. This system bined machinevision and virtual instruments to acplish a new try of HumanComputer Interaction of human sight and puter. This is a valuable research field. Keyword: HumanComputer Interaction Eye tracking LabVIEW Virtual Instrument 目錄 1 目錄 第一章 緒論 ...................................................... 1 研究的目的與意義 ......................................... 1 國內外機器視覺和人眼跟蹤的發(fā)展現(xiàn)狀 ....................... 2 機器視覺的概況 ...................................... 2 人眼跟蹤技術 的 概述 .................................. 4 論文工作以及組織結構 ..................................... 6 第二章 機器視覺系統(tǒng)的概述 ........................................ 7 機器視覺 的 概念 ............................................ 7 機器視覺 的 引入 ...................................... 7 機器視覺 的 優(yōu)缺點 .................................... 7 機器視覺的系統(tǒng)構成 ....................................... 8 系統(tǒng)構成 ............................................ 8 系統(tǒng)硬件的選擇 ..................................... 10 機器視覺系統(tǒng)的工作原理 .................................. 12 本章小結 ................................................ 13 第三章 LabVIEW 虛 擬儀器和數(shù)字圖像處理概述 ...................... 15 LabVIEW 概念 ............................................ 15 視覺開發(fā)軟件概述 ........................................ 16 數(shù)字圖像處理概述 ........................................ 17 本章小結 ................................................ 20 第四章 人眼跟蹤系統(tǒng)的設計 ....................................... 21 系統(tǒng)的設計思路 .......................................... 21 硬件設計 ................................................ 21 光源 ............................................... 22 照明方式 ........................................... 23 攝像頭 ............................................. 24 軟件設計 ................................................ 25 主體部分 ........................................... 25 圖片采集部分 ....................................... 27 圖片處理部分 ....................................... 27 循環(huán)處理部分 ....................................... 28 2 基于機器視覺的人眼 跟蹤系統(tǒng)的設計和實現(xiàn) 本章小結 ................................................. 28 第五章 人眼跟蹤系統(tǒng)圖像處理模塊 ................................. 29 圖像的灰度變換 ........................................... 29 圖像的平滑處理 ........................................... 30 鄰域平均濾波法 ..................................... 32 中值濾波法 ......................................... 33 圖像增強 ................................................. 34 灰度線性變換 ....................................... 35 灰度的非線性變換 ................................... 36 人眼眼球的識別 ........................................... 38 NI Vision Assistant 中的圖像處理操作 ......................... 39 本章小結 ................................................. 42 第六章 人眼跟蹤系統(tǒng)的 LabVIEW 模塊 .............................. 43 人眼跟蹤系統(tǒng) 前面板 的 設計 ................................. 43 人眼跟蹤系統(tǒng)程序面板 的 設計 ............................... 44 人眼跟蹤系統(tǒng) 的 預定位 ............................... 45 人眼跟蹤系統(tǒng)程序面板 的 設計 ......................... 46 鼠標控制的算法 ..................................... 47 本章小結 ................................................. 47 第七章 結束語 ................................................... 49 致 謝 ........................................................... 51 參考文獻 .....................................................