模仿人类眼球运动实时视觉跟踪系统.pdf

第20卷第4期 VoI20，ss 1998年8月 机器入ROBOT Aug,1998 模仿人类眼球运动的实时视觉跟踪系统+ 竹内义则+汪增福+t大西升+，s+·衫江升t++。 十$中嘲科学技术九学一曲化系．☆肥2{(M)拍 ‘}名『iI岸J、学人学院丁学研究科． }料理化学研{0所R*c研究t，，一．}}t}#城凡学蚪j学c嚣) 摘要奉义将挺抖；一个通过控制摄像机的方位角度伸角以完成对劫H标的跟踪的实时雠觉仿生系统 该系统由摄像机、圄霉处理装置、Pan，TIll电动、P台I三【驶f也帆驱动城置等组成系统的嫩小班趴舶为 处理装置．k的实时实现使得系统的最大町能跟踪速度达33deg／s．宴鸵甜果表Ⅲj，所开发的系统能够很好地 完成蹋踪任务 1前言 t 我们人类能够容易地发现和跟踪视场内的动目标，{：使其保持在视场的中央．从l?学的 角度实现这样一种视觉功能对下计算机视赏而言具有重要的意义，这样～种壁j：}见觉的跟 踪系统具有许多实际的鹰用．町以川丁-潇如保安、ln视制导、交通管制以及电视转播譬坝 域． 衡量视觉跟踪系统的个_t要指标住丁其保持Ⅱ标丁视场内的能力．如粜口抓是一个《 际环境F的处于快速运动状态的物体，那么系统麻该且有从复杂的背最中快速且稳『卉|地抽 取目标的运动信息并据此控制摄像机的运动使感兴趣的目标似丁‘摄像机视场内的能力．人 多数关r视觉跟踪的研究都嗣绕着如何提高这样一个陀能指标而腱开．Hwang臀开发了。个 具有图象放火机能的在线跟踪系统[1]、[2]．该系统能够在跟踪运动物体的同时，通过渊 6s， 节摄像机的例象放人率使H标在视场内保持合适的凡寸但是，该系统的采样间隔为l 故仪能跟芷掌移动1卜常缓慢的物体Uh]in锋提m了个两眼能动视觉系统f3]他们特别注蕊 r由静lr的或运动的其它物体所引起的遮敞现象的研究。通过融合摄像机f|身的运动、动 r]SOn[4j所提出的 目标的运动和视差等j种线索．以形成稳嘲的系统行为Clark等拄Robi 眼球i鱼动控制的基础k，提{Ij井实现了一个摄像机控制方案[51．但是．所实现的系统仅仅 能够戍HII：跟踪黑背景中的白物体或是F{背景中的黑物体等简单的情形，不能，}：实际的环 Pan／Tilt电动平台卜的能动摄像机系统，并提出了实时抽取运动信息的方案[6]．另外， D．wMurray等开发了一个能够实时进行单眼跟踪的能动视觉系统[7]．该系统能够跟踪最人 角速度达18[deg／s]的动目标 笔者筲也对视觉跟踪系统作了许多研究(8]我们开发r个模仿人类眼球运动的实时 视觉跟踪系统．该系统通过抽取动目标的值簧平¨速度信息以完成所需要的跟踪任务该系统 +199804∞收稿 target—— 500 timelmsl 幽l两种眼球运动：saccade＆smooth pursuit 人类视觉系的研究表明．跟随税扫i运动的眼球运动由两种成分组成[9]．一个是被称作 平滑成分幽1示小r两种成分魁在时的服球上耋动．如蚓所示，在检测出视标运动后人约 l 30ms芹也，眼球’』视标以同一角速度开始运动，这个运动印所谓的pursuit运动．接着． saccade运动产生以补偿视标柏：祝i叫膜f：的像年lI视网膜中心之闻存在的位置筹．之后，随着 视标住视网麒上的何置的变化，胀球的忙置也产生相府的变化以使得视线能够跟随视标的 运动．从机能面来羁，saccadc运动上要圳1i补偿由忙置筹引起的视标和视线Z间的不一 致，