基于激光算法的全自动眼动追踪测距定标仪及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及眼动追踪测距定标领域，特别涉及一种全自动眼动追踪测距定标仪及 其使用方法。
【背景技术】
[0002] 通常，近几年随着技术的大力发展，利用各种手段来研究人们的使用或者行为习 惯显得必不可少，包括某种行为对人的认知心理变化之类；尤其是现在的互联网发展的飞 快，许多网站也在研究人们的兴趣点在哪里，从而根据人们的兴趣点来有针对性的做一些 实用性布局，眼动仪这个设备就派上了用场。但现在的眼动仪的校准方面都是靠人工的测 量，包括被试者离眼动仪的距离，眼动仪与投影幕布的距离，还有就是眼动仪的角度；这些 指标人工测量会耗时很大，而且得到的数据并不准确，尤其是角度的数值。
[0003] 现有的定标技术只是人工测量，虽然这样可以实现定标的目的，但是需要人工测 量眼动仪与幕布的距离，人工测量幕布的大小，人工测量眼动设备的角度等，而且，人工测 量要用到卷尺、直尺、水平仪和角度仪等设备，测量起来很是繁琐，并且需要大量的时间和 投入，最大的问题是由误差，每个人的测量结果都是不一样的。由于很多科研机构需要节省 时间，人工测量的缺点显而易见。
[0004] 因此，需要一种能有效地进行眼动追踪测距定标的装置及其使用方法，解决上述 问题以及其他需要进行眼动追踪测距定标的情况所面临的类似问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种新型的全自动眼动追踪测距定标仪，有着精密的算 法，完全不用人工干预就可以实现自动定标。这套定标仪采用了激光投射幕布定位的方法， 软件算出激光点相对幕布的相对坐标，根据预先设定好的激光点与幕布边缘的占用比，算 出幕布的大小。本发明的角度是通过角度传感器算出。
[0006] 因此，本发明提供了一种基于激光算法的全自动眼动追踪测距定标仪，其特征在 于，所述定标仪包括：
[0007]外壳；
[0008] 处于所述外壳的内部的、对各部件的进行控制的主板，所述控制优选通过主板上 的丰吴块实现；
[0009] 设置在所述外壳上的摄像头，用于获取图像；
[0010] 用于发出激光进行定位的激光投射器，所述激光投射器设置在所述外壳上；
[0011] 用于测量被定标物的角度的角度传感器，所述角度传感器在外壳之外；
[0012] 其中，所述定标仪采用激光投射器发出的激光进行定位，利用所述摄像头选取幕 布的激光点，通过所述角度传感器传输所述被定标物的角度数据，所述主板包括距离计算 模块和幕布大小模块用于算法计算：定标仪距离幕布的距离、幕布的大小。
[0013] 在一个优选的实施方案中，所述主板包括角度校正模块、圆心坐标模块、图像处理 模块、圆心模块和校正模块中的一个模块或多个模块的组合。上述模块优选实施方式见下 文的描述。
[0014] 在一个优选的实施方案中，所述主板包括角度校正模块：根据所述被定标物的角 度数据，对所述被定标物的角度进行校正。
[0015] 在一个优选的实施方案中，所述主板包括距离计算模块：已知激光的实际水平距 离d，激光灯上下光束的夹角为?，焦距为f，定标仪与幕布的距离为：（d+f)*cot?。例如， 所述激光投射器数量为4个，两两布置在所述摄像头的两侧。
[0016] 在一个优选的实施方案中，所述摄像头数量为1个。
[0017] 在一个优选的实施方案中，所述激光投射器3的数量有多个例如2-10个，优选分 布在所述工业摄像头周围。
[0018] 在一个优选的实施方案中，所述激光投射器数量为4个，两两布置在所述摄像头 的两侧。
[0019] 在一个优选的实施方案中，所述摄像头和所述激光投射器的在所述外壳的同一个 面上。
[0020] 在一个优选的实施方案中，所述的角度传感器使用芯片ADXL345或者是MPU6000、 MPU9250来实现角度的倾角的计算。
[0021] 在一个优选的实施方案中，Ul为电路的主芯片，并且/或者Ul为通讯芯片。
[0022] 在一个优选的实施方案中，所述的角度传感器使用的芯片为ADXL345,直接输出数 字信号。
[0023] 在一个优选的实施方案中，本发明的定标仪还包括接口板，所述接口板与主板连 接。
[0024] 在一个优选的实施方案中，发明的定标仪还包括USB接口线，所述USB接口线通过 所述接口板与所述主板连接，并通过外壳的开口露出外壳表面。在一个优选的实施方案中， 所述USB接口线包括至少一个摄像头USB接口和一个激光灯USB控制接口。
[0025] 在一个优选的实施方案中，发明的定标仪还包括网口，所述网口通过所述接口板 与所述主板连接，并通过外壳的开口露出外壳表面，所述网口通过网线连接角度传感器。
[0026] 在一个优选的实施方案中，所述被定标物是眼动仪。
[0027] 本发明还提供了一种利用本发明的基于激光算法的全自动眼动追踪测距定标仪 对被定标物进行定标的方法，包括：
[0028]1)安装所述定标仪；
[0029] 2)将所述定标仪前端的激光投射器对准幕布，开启激光灯并投射于幕布上；
[0030] 3)通过软件启动摄像头摄取激光投影在幕布上的图片；
[0031] 4)根据相对坐标的算法算出定标仪与幕布的距离和幕布的大小尺寸；
[0032] 5)将角度传感器和所述被定标物连接在一块，所述角度传感器根据角度的变化实 时传送所述被定标物的角度数据。
[0033] 在一个优选的实施方案中，根据所述被定标物的角度数据，对所述被定标物的角 度进行校正。优选地，所述角度校正通过主板上的角度校正模块进行。
[0034] 在一个实施方案中，摄像头摄取的激光投影在幕布上的圆的圆心坐标按如下公式 进行确定：
[0036] 其中f(x,y)是大小为M*N的连通区域。优选地，所述圆心坐标通过主板上的圆心 坐标模块进行。
[0037] 在一个实施方案中，摄像头摄取激光投影在幕布上的图片通过定标仪系统获取无 激光点的原始图像作为背景图像A，在同等环境下定标系统在幕布上四个激光点的原始图 像（后称激光图像）B，四个激光点可知道其顺序，在同等环境下定标系统获取屏幕上的点 形成的原始图像C(例如，屏幕上水平两点的占幕布宽的n%，例如n = 90,垂直两点的占幕 布高的m%，例如m = 90)。
[0038] 在一个实施方案中，图像摄取步骤后进行背景减除步骤，背景在本系统中为噪声 干扰且在B、C中，背景图像都是固定的图像A，使用激光图像减去背景图像，剩下的大致就 是目标图像I，使用屏幕点图像减去背景图像，剩下的大致就是目标图像J:
[0039] I=B-A;
[0040] J=C-A0
[0041] 在一个实施方案中，图像摄取步骤后（优选背景减除步骤后）是图像处理步骤，首 先将图像转换为灰度图像，然后对图像进行平滑滤波，滤波后将图像转换为二值图像；系统 在转换为二值图像中，依据背景部分与目标图像在灰度直方图中显现出来的二峰性，确定 二值图像的阈值。优选地，所述图像处理通过主板上的图像处理模块进行。
[0042] 在一个优选的实施方案中，所述激光投影在幕布的上点通过以下方式确定其圆 心：为了得到准确的4个点的圆心，采用对二值图像中不同的连通区域进行不同的编号，并 以此来区分不同的连通域，设标签序号a= 0 ;已贴标签的个数为