基于眼動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備研發(fā)可行性研究報(bào)告

- 1 - 一、項(xiàng)目摘要 （ 1）總體目標(biāo) 探索自然和諧的人機(jī)關(guān)系已成為計(jì)算機(jī)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域， 自然、高效、智能化的人機(jī)交互界面是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)。視線應(yīng)用于人機(jī)交互具有直接性、自然性和雙向性特點(diǎn) ， 這也是 眼動(dòng)技術(shù) 應(yīng)用于 人機(jī)交互 特有優(yōu)勢(shì) 。 通過本項(xiàng)目的實(shí)施，應(yīng)用、完善眼球識(shí)別及高速眼動(dòng)跟蹤核心關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視覺指示模塊化、微型化，研發(fā)出一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能化人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)備，探索下一代電腦多通道人機(jī)交互系統(tǒng)應(yīng)用模式。 具體目標(biāo)為： 開發(fā) 視 線跟蹤 （ 又稱眼睛瞄準(zhǔn)系統(tǒng)或視覺跟蹤 ） 應(yīng)用 系統(tǒng) 。 研發(fā) 眼控筆記本產(chǎn)品原 型 （ 2） 研究 內(nèi)容 提出 微型視線跟蹤器 系統(tǒng)架構(gòu)； 攻克一系列 系統(tǒng)集成技術(shù)，包括視線跟蹤模塊、輸出顯示模塊、后臺(tái)信息服務(wù)相關(guān)設(shè)備； 研發(fā)出服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)和視覺交互信息終端。 視覺定標(biāo)模式及眼動(dòng)模式識(shí)別與交互功能定義； （ 3）關(guān)鍵技術(shù) 基于視頻分析的 高速 眼動(dòng)跟蹤技術(shù)； 眼部特征 快速 分析的視線指示技術(shù)； 交互 功能 模塊微型化技術(shù)。 （ 4）技術(shù)創(chuàng)新 - 2 - 提出 下一代電腦多通道人機(jī)交互系統(tǒng) 架構(gòu) ，實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)架構(gòu) 創(chuàng)新 ； 制定多通道人機(jī)交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn) ，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新 ； 攻克視線跟蹤模塊、輸出顯示模塊和信息服務(wù)相關(guān) 設(shè)備集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成創(chuàng)新 。 （ 5）基礎(chǔ)條件 本項(xiàng)目依托單位 重慶市科學(xué)技術(shù)研究院 是重慶市政府批準(zhǔn)成立的正廳級(jí)事業(yè)單位 ， 是集研究開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移、成果轉(zhuǎn)化、人才培訓(xùn)和國際交流為一體的工業(yè)技術(shù)的綜合研究機(jī)構(gòu)，是重慶市組建的最大的科學(xué)研究和科技創(chuàng)新服務(wù)機(jī)構(gòu) 。 為項(xiàng)目的順利實(shí)施提供充足基礎(chǔ)條件。同時(shí)， 目前 ,我們的核心技術(shù) 形成了系列化的原型應(yīng)用， 從 2007 年開始應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)眼球震顫檢查 ， 2008 年應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)色素變性病人瞳孔光反射檢查 。在技術(shù)上準(zhǔn)備充分，為項(xiàng)目的順利實(shí)施提供保證。 （ 6）經(jīng)費(fèi)預(yù)算 項(xiàng)目 預(yù)算資金 95 萬元 。 其中 試制 設(shè)備 15萬元， 材料費(fèi) 15萬元，測(cè)試化驗(yàn)加工費(fèi) 8萬元， 燃料動(dòng)力費(fèi) 2萬元，差旅費(fèi) 6萬元，會(huì)議費(fèi) 6萬元，國際合作與交流費(fèi) 3萬元，出版 /文獻(xiàn) /信息 傳播 /知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi) 5萬元，勞務(wù)費(fèi) 10 萬元，專家咨詢費(fèi) 3 萬元， 管理 費(fèi) 7 萬元 。 計(jì)劃申請(qǐng)市科委 資助 60萬元。 項(xiàng)目 經(jīng)費(fèi)科目 及預(yù)算細(xì)則參見項(xiàng)目預(yù)算書。 （ 8） 市場(chǎng)前景 我國筆記本 產(chǎn)品市場(chǎng)需求巨大 、穩(wěn)定，擁有千億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模； 視覺跟蹤系統(tǒng) ，可以 廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的預(yù)警、火控、制導(dǎo) ，特種行業(yè)的目標(biāo)指認(rèn)（指示）及遠(yuǎn)程行動(dòng)指揮交互，擁有 千億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模 ， 產(chǎn)業(yè)前景可觀。 - 3 - （ 9） 項(xiàng)目成果 項(xiàng)目可獲得國家專利至少 3 項(xiàng)，軟件著作權(quán)至少 2 項(xiàng)； 發(fā)表學(xué)術(shù)論文至少 2篇； 建立 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 系統(tǒng) 2個(gè) 。 （ 10） 項(xiàng)目 效益 項(xiàng)目研究可獲得 眼動(dòng)技術(shù) 在 筆記本人機(jī)交互及視線指示行業(yè)應(yīng)用 若干關(guān)鍵共性技術(shù)突破 ；項(xiàng)目研究將促進(jìn) 人機(jī)交互 領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和多學(xué)科技術(shù)交叉形成；項(xiàng)目研究可獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) ， 推動(dòng)新型人機(jī)交互設(shè)備商品化 ，對(duì)促進(jìn)重慶 造中心的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。 （ 11）風(fēng)險(xiǎn)分析 該項(xiàng)目核心 技術(shù)為公司專業(yè)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，專業(yè)性強(qiáng) ， 可模仿性較差 ，可形成 一定技術(shù)壁壘 ，保障長期的收益， 核心技術(shù)相對(duì)成熟 ， 硬件模 塊化加工 門檻不高 。 因此，抗風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)。 （ 12）結(jié)論與建議 項(xiàng)目研究 立題新穎， 內(nèi)容明確，重點(diǎn)突出， 技術(shù)可行，預(yù)期成果顯著，產(chǎn)業(yè)前景可觀，建議立項(xiàng)支持。 二、項(xiàng)目的意義和必要性 必要性 1. 項(xiàng)目研究符合國家和重慶市中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，符合“ 重慶打造西部 造業(yè)高地 ”興新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃 本項(xiàng)目以“ 基于眼動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備研發(fā) ”為題， 具體涉及視線跟蹤（又稱眼睛瞄準(zhǔn)系統(tǒng)或視覺跟蹤）應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)和 眼控筆記本產(chǎn)品原型研發(fā)。 針對(duì)特種行業(yè)人機(jī)交互應(yīng)用及通用民用級(jí)眼控筆記本產(chǎn)品， 通過 若干 - 4 - 關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，一系列 應(yīng)用 樣機(jī)與軟件系統(tǒng)，建立示范工程，并推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 本項(xiàng)目研究符合國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（ 2006的重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu) 先主題中“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理” 之國家重點(diǎn)鼓勵(lì)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策；本項(xiàng)目研究也符合重慶市中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（ 2006的重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題中“ 下一代網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) ” 之重點(diǎn)鼓勵(lì)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。 綜上所述，本項(xiàng)目研究符合國家和重慶市的中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，符合“國家 新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，符合重慶市西部制作高地的 戰(zhàn)略性產(chǎn) 業(yè)發(fā)展規(guī)劃。 2. 項(xiàng)目研究可獲得 眼動(dòng)技術(shù) 在 眼控筆記本和多個(gè)專業(yè) 領(lǐng)域的商用化關(guān)鍵共性技術(shù)突破 本項(xiàng)目旨在通過深入研究 眼動(dòng)技術(shù)與人機(jī)交互 技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、面臨的問題和關(guān)鍵技術(shù)，利用 產(chǎn)業(yè)政策優(yōu)勢(shì)和技術(shù)上國際同發(fā)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)較好的前期研 究基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn) 眼動(dòng)技術(shù) 在視覺指示 應(yīng)用領(lǐng)域的商用化 的 關(guān)鍵技術(shù)突破。 技術(shù)的突破 體現(xiàn)在： （ 1） 提出微型視線跟蹤系統(tǒng)架構(gòu) ：本項(xiàng)目將構(gòu)建一 種微型的、 能 快速商品化 應(yīng)用視線跟蹤體系架構(gòu) ，建立開放性的應(yīng)用協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)接口。 （ 2） 攻克一系列系統(tǒng)集成技術(shù)，包括視線跟蹤模塊、輸出顯示模塊、后 臺(tái)信息服務(wù)相關(guān)設(shè)備。 本項(xiàng)目將深入研究 多種人機(jī)交互的 應(yīng)用需求，結(jié)合相 關(guān) 領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研究一種低成本、高可靠、 高精度 的 眼動(dòng)跟蹤模塊 ，滿足商用化 視覺指示系統(tǒng)和眼控筆記本 的實(shí)用性 。 綜上所述，本項(xiàng)目研究將獲得 眼動(dòng)技術(shù)人機(jī)交互 應(yīng)用的關(guān)鍵共性技術(shù)的突破，使 視覺指示系統(tǒng)和眼控筆記本 系統(tǒng)達(dá)到實(shí)際商用化水平。 - 5 - 視覺跟蹤的研究和應(yīng)用在國內(nèi)發(fā)展比較緩慢，國外研究與報(bào)道相對(duì)較多 。 人眼視線方向的估計(jì)方法分為兩種主要研究方向。一是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；二是眼部特征分析。一般情況下基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來估計(jì)視線方向 具有較高的精度和實(shí)時(shí)性，但是 通用 性較差，因?yàn)楫?dāng)環(huán)境改變時(shí)需要重新建立網(wǎng)絡(luò)模型?；谘鄄刻卣鞣治龅姆椒?，利用立體視覺的原理，可以比較精確地獲取眼睛部位的三維信息，從而得到眼球的偏轉(zhuǎn)角度和視線方向。目前，主要檢測(cè)方法及其特點(diǎn)比較結(jié)果如表 些方法都需要借助圖像處理這個(gè)工具來完成視線輸入方向的識(shí)別 。 目前 掌握 眼動(dòng)跟蹤核心技術(shù) 并能達(dá)到產(chǎn)品化應(yīng)用要求的 在國際上有幾個(gè)重要的對(duì)手 :拿大 ),國 ),國 )典 )。 其中 , 主要定位于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域， 高速處理 方面相對(duì)領(lǐng)先 ,可以達(dá)到每秒 1000 次跟蹤處理 ,但其缺陷在于高昂的價(jià)格和較低的圖像分辨率 ; 經(jīng)具備較成熟的追蹤系統(tǒng)，主要應(yīng)用于心理學(xué)研究和用戶視覺行為分析， 穩(wěn)定性方面 表現(xiàn) 不很優(yōu)秀 ；德國 該公司的產(chǎn)品 主要 應(yīng)用于教育科研、體育科研和醫(yī)療診斷領(lǐng)域 ；以色列也有該技術(shù)，主要應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)瞄準(zhǔn)指示設(shè)備 。 - 6 - 業(yè)界動(dòng)態(tài)與應(yīng)用 蘋果 2008年 收購了 司 ,交易價(jià)格 2150萬美元 。 要擁有一個(gè)眼球跟蹤器的技術(shù) ,可以嵌入設(shè)備中觀察用戶在應(yīng)用程序和網(wǎng)站上的視覺焦點(diǎn) ,蘋果可能會(huì)將這 一技術(shù)加入其消費(fèi)電子產(chǎn)品中 ,幫助用戶用更簡單的方式來讀取屏幕上的信息 ,包括臺(tái)式機(jī) ,筆記本甚至是 英國飛行國際網(wǎng)站 2008年 8月 27日?qǐng)?bào)道 埃爾比特系統(tǒng)公司正在開發(fā)眼球跟蹤技術(shù)，以參加增強(qiáng) 戰(zhàn)斗機(jī)飛行員頭盔顯示系統(tǒng)項(xiàng)目的競標(biāo)。埃爾比特公司稱，目前典型的頭盔視場(chǎng)是 20 40，如果敵軍的飛機(jī)在此范圍之外，則限制了頭盔瞄準(zhǔn)武器的能力，盡管飛行員能夠看到它們。埃爾比特公司的解決方案是：在其未來頭盔系統(tǒng)內(nèi)綜合一個(gè)跟蹤設(shè)備，通過飛行員眼睛控制的紅外光線跟蹤產(chǎn)品 方原型 處理速度 (次 /秒 ) 5000000效圖像分辨率 400x 300 60000024干擾性 優(yōu) 良 優(yōu) 優(yōu) - 7 - 敵機(jī)。該系統(tǒng)隨后再通過處理其反射光線，探測(cè)眼睛所看到的地區(qū)，這樣使瞄準(zhǔn)視場(chǎng)拓寬至少 15%。在某些情況下，如目標(biāo)或平臺(tái)處于高加速度或高角速率的情況下，在用武器截獲的目標(biāo)附近，顯示器的十字瞄準(zhǔn)線不可能穩(wěn)定太長時(shí)間。因此，埃爾比特公司正在與以色列理工大學(xué)聯(lián)合 開發(fā)該眼球跟蹤技術(shù) . 8 - 到了價(jià)值 1500 萬美元的訂單，進(jìn)行 聯(lián)合頭盔指示系統(tǒng)（ 的初始生產(chǎn)。 聯(lián)合頭盔指示系統(tǒng) 將磁航向跟蹤器與投射到飛行員面盔上的顯示器相連，從而使飛行員擁有了目標(biāo)跟蹤設(shè)備。無論飛行員看向何處，都可以利用它來瞄準(zhǔn)傳感器和武器。因此，擁有了 聯(lián)合頭盔指示系統(tǒng) ，飛行員可以瞄準(zhǔn)雷達(dá)、空對(duì)空導(dǎo)彈、紅外傳感器和空對(duì)地武器，而不需要將頭對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，也不需要按動(dòng)飛行控制按鈕。另外，在空戰(zhàn)期間，飛行員可以在 平視 時(shí) 瀏覽任何想看到的數(shù)據(jù)（飛行速度、高度、目標(biāo)距離等），而不需要去看座艙。 （ 1） 我國的筆記本電腦用戶需求量大，有成熟的市場(chǎng)需求 和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ) 。 2008 年 10 月 9 日惠普和重慶舉行項(xiàng)目簽約儀式，簽下 400 萬臺(tái)筆記本電腦基地項(xiàng)目； 2009 年 8 月 4 日，惠普將重慶生產(chǎn)基地的定單從內(nèi)銷 400 萬臺(tái)擴(kuò)大外銷 4000 萬臺(tái)； 2009 年，富士康也落戶重慶，隨后英業(yè)達(dá)、廣達(dá)、宏 碁 也接踵而至； 120 多家零部件生產(chǎn)企業(yè)也到重慶建廠。這讓重慶筆記本電腦的本地配套率在 2010 年年底達(dá)到30%40%。短短兩年時(shí)間，一個(gè)聚集 數(shù)百企業(yè)、到 2015 年將形成 1億臺(tái)產(chǎn)能、 7000 億元產(chǎn)值、 1000 億美元進(jìn)出口的筆記本電腦產(chǎn)業(yè)基地，行業(yè)發(fā)展前景十分看好，經(jīng)濟(jì)投入規(guī)模巨大。 （ 2） 視 覺跟蹤應(yīng)用系統(tǒng)在 我國 特種行業(yè)的視 市場(chǎng)需求巨大，可形成千億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模 視覺跟蹤應(yīng)用系統(tǒng) 主要應(yīng)用與特種行業(yè)， - 9 - 三、項(xiàng)目的基礎(chǔ)條件 ：與項(xiàng)目相關(guān)的前期工作情況，現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)和工作基礎(chǔ)，包括前期所取得的成果或技術(shù)（工藝）情況，國內(nèi)外在該技術(shù)領(lǐng)域的專利情況，相關(guān)領(lǐng)域的試驗(yàn)及示范基地建設(shè)情況，研究開發(fā)隊(duì)伍和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合等情況 作單位及合作模式 （ 1）項(xiàng)目 承擔(dān)單位概況 項(xiàng)目承擔(dān)單位： 重慶市科學(xué)技術(shù)研究院 重慶市科學(xué)技術(shù)研究院（簡稱重科院或市科研院）是整合原屬中央和地方的 10 個(gè)研究院所于 2008 年重組而建，原名為重慶市應(yīng)用技術(shù)研究院，是重慶市政府批準(zhǔn)成立的正廳級(jí)事業(yè)單位。 重科院 是集研究開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移、成果轉(zhuǎn)化、人才培訓(xùn)和國際交流為一體的工業(yè)技術(shù)的綜合研究機(jī)構(gòu)，是重慶市組建的最大的科學(xué)研究和科技創(chuàng)新服務(wù)機(jī)構(gòu) 。 重慶信息與自動(dòng)化技術(shù)研究中心 是重慶市科學(xué)技術(shù)研究院下屬的研究中心，成立于 2009 年。該研究中心以信息與自動(dòng)化技術(shù)為研究核心，圍繞科技成果二次開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化開 展研究與推廣工作，經(jīng)過一年的建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，具備了開展相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、科技成果二次開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的能力。中心在自動(dòng)化技術(shù)研究領(lǐng)域和院屬研究所重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所建立了緊密的合作關(guān)系，該所為重慶市高新技術(shù)企業(yè)，主要從事自動(dòng)化儀表、自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、檢測(cè)及技術(shù)咨詢、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和中試生產(chǎn)等，擁有一個(gè)研發(fā)中心、二個(gè)生產(chǎn)事業(yè)部、三個(gè)工程事業(yè)部、一個(gè)檢測(cè)中心、一個(gè)行業(yè)工作部和六個(gè)職能管理及服務(wù)部門，建所以來完成科研課題 1600 余項(xiàng)，制訂國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 100 余項(xiàng)，完成國家重點(diǎn)科技 - 10 - 攻關(guān)項(xiàng)目 90 余項(xiàng)。獲國家、 部科技進(jìn)步獎(jiǎng) 30 余項(xiàng)，部（省）級(jí)獎(jiǎng)勵(lì) 200余項(xiàng)，專利近 100 項(xiàng)。 （ 2）項(xiàng)目合作單位 概況 項(xiàng)目合作單位： 重慶 颶鷹科技 有限公司 前 身 是 成立于 2004 年的重慶 眼動(dòng)科技實(shí)驗(yàn)室， 經(jīng)多年 技術(shù)發(fā)展 ， 產(chǎn)品和應(yīng)用逐漸成熟，其中眼震分析儀在國內(nèi)多所醫(yī)院進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn)。公司 致力于眼動(dòng)技術(shù) 研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù) ， 以科技創(chuàng)新路線為戰(zhàn)略， 秉承 專業(yè)化、規(guī)范化、科學(xué)化、客戶觀、價(jià)值觀的經(jīng)營理念；以管理創(chuàng)新、競爭取勝、整合資源、合作發(fā)展的指導(dǎo)思想來發(fā)展壯大公司 ，服務(wù)社會(huì)。 （ 5）項(xiàng)目合作模式：產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣 項(xiàng)目承擔(dān)單位擁 有 科研人才、 科研設(shè)備、 理論研究、 科研場(chǎng)所、科研設(shè)備、科研政策等優(yōu)勢(shì)資源；項(xiàng)目合作單位擁有 市場(chǎng) 資源和前期研究成果基礎(chǔ)、工藝技術(shù)基礎(chǔ)、生產(chǎn)制造能力、市場(chǎng)推廣能力等優(yōu)勢(shì)資源。 雙 方充分利用產(chǎn)、學(xué)、研 各自資源優(yōu)勢(shì)合作研究，實(shí)現(xiàn)研究成果、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的共享，并共建 智能公交系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域的長期科研平臺(tái)，推進(jìn)持續(xù)研究，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 技術(shù)基礎(chǔ) 及工作情況 目前 ,我們的核心技術(shù)可以高速識(shí)別追蹤瞳孔 ,并從 2007 年開始應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)眼球震顫檢查 ； 2008年開始應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)色素變性病 - 11 - 人瞳孔光反射檢 查。 我們的核心技術(shù)在醫(yī)療科研領(lǐng)域經(jīng)過 4 年的臨床使用，其核心技術(shù)應(yīng)用比較成熟：應(yīng)用于醫(yī)學(xué)眼球運(yùn)動(dòng)分析已檢測(cè)病人 300 多例，正常人 50 多例，發(fā)表醫(yī)學(xué)應(yīng)用文章兩篇。 A 2010 , 動(dòng)儀與眼電圖檢查正常人掃視運(yùn)動(dòng)的比較研究 2009 年 15 期 , 第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào) 1000009) 自 2004 年，初步形成眼動(dòng)系列應(yīng)用系列，完成的原型應(yīng)用有： a) 醫(yī)學(xué)高速眼震記錄儀。 b) 醫(yī)學(xué)瞳孔對(duì)光反射記錄儀。 c) 穿戴式眼動(dòng)儀 d) 穿戴式視覺指示、交互系統(tǒng) - 12 - 醫(yī)學(xué)高速眼震記錄儀 穿戴式眼動(dòng)儀原型 在瞳孔定位技術(shù)方面，形成了自身的技術(shù)特點(diǎn)，高效、高精度： 亞像素級(jí)高精度瞳孔定位樣片 500 次 /秒高速雙目瞳孔定位與跟蹤 - 13 - 瞳孔跟蹤技術(shù)數(shù)據(jù)樣本 1 1 2 . 5 113 1 1 3 . 5 114 1 1 4 . 5 115眼球運(yùn)動(dòng)異常的眼位跟蹤（ 500次 /秒） 分辨率測(cè)試數(shù)據(jù) 樣本來源 ：分別采用健康矯正正常視力的成人組進(jìn)行測(cè)試。 視標(biāo)指示 ：采用 布： 間間隔為5度。 測(cè)試步驟和方法： 在水平方向方向上視標(biāo)指示順序按 - 14 - （ 0度、左 5度、右 5度、 0 度、左 10 度、右 10 度、 0 度、左 15 度、右 15 度、 0 度、左 20 度、右 20 度、 0 度、左 25 度、右 25 度 注視方位） 進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試中每個(gè)方位指示燈亮的時(shí)間控制在 2500 毫秒，全程記錄瞳孔中心震動(dòng)波形和數(shù)據(jù)。 實(shí)際測(cè)試波形如下： - 2 5 0- 2 0 0- 1 5 0- 1 0 0- 5 0050100150200 6 8 72 1115 1517 1744 4628 275 人成人組測(cè)試數(shù)據(jù) 5度視標(biāo)間隔 均值分析 （下表） 傾角 眼別 編號(hào) 不同 20 10 5 10 15 20 25 間隔 - 15 - 均值 0 左 1 82 A 25 48 70 90 110 22 5 2 77 39 19 40 60 82 98 87 45 27 48 71 93 113 23 2 4 87 45 35 40 67 85 106 69 34 17 34 52 70 84 均值 度 5度（即弧度 300分 ）視標(biāo)間隔 均值為 轉(zhuǎn) 化為 弧度 像素 。 注釋： 是變化量，注視點(diǎn) 5度間隔時(shí)瞳孔中心移動(dòng)的像素?cái)?shù)量。 該位置的數(shù)據(jù)無效，如因?yàn)檎Ｑ刍蛘彰鞑环€(wěn)定引起的瞳孔中心位置無法確定。 線性度測(cè)試分析 成人組測(cè)試數(shù)據(jù) 5度視標(biāo)間隔 均值分析 （下圖） 。 對(duì)應(yīng)上表中 據(jù)圖中在橫向 3， 4位置有三個(gè)數(shù)據(jù)用 0表達(dá)。 - 16 - 3 4 5 6 7 8 9系列1系列2系列3系列4系列55人組眼動(dòng)測(cè)試 線性度，在 30 度內(nèi)，線性度良好 目前 公司主創(chuàng)人員 申請(qǐng) 的 相關(guān)專利有 : 200610167522 一種基于視頻圖像處理的快速瞳 孔中心定位的方法 200710092629 眼動(dòng)測(cè)試分析儀 200720125077 眼球刺激裝置 200720125076 眼球震顫測(cè)試儀 200710092631 斜視測(cè)試儀 200710092630 眼動(dòng)測(cè)試分析方法 其中 ,200610167522 號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)目前處于實(shí)質(zhì)性審查階段 ; 200720125077 號(hào)實(shí)用新型專利 和 200720125076 號(hào)實(shí)用新型專利已取得專利證書 。 國內(nèi)相關(guān)的專利有： - 17 - 數(shù)字視頻眼動(dòng)分析儀 眼睛操縱 的控制器 眼動(dòng)感知方法和系統(tǒng) 一種眼動(dòng)檢測(cè)方法及其裝置 用于利用人眼進(jìn)行設(shè)備控制的裝置 一種眼動(dòng)檢測(cè)裝置 眼動(dòng)傳感器 一種用于穿戴式計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互頭盔 基于眼動(dòng)和頭動(dòng)檢測(cè)的新型人機(jī)交互裝置 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的駕駛員注視物體識(shí)別系統(tǒng) 一種利用視覺進(jìn)行非接觸式人機(jī)交互的系統(tǒng) 基于眼電信號(hào)的人機(jī)交互系統(tǒng) 瞳孔追蹤方法與系統(tǒng)及用于瞳孔追蹤的校正方法與模組 究開發(fā)隊(duì)伍 本項(xiàng)目為重大攻關(guān)科研課題，主要研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)涉及傳感技術(shù)、 圖像處理 、人工智能、模式識(shí)別、微功耗與可靠性等高新技術(shù)，以及產(chǎn)品工藝技術(shù)。為保證項(xiàng) 目研究獲得關(guān)鍵技術(shù)突破，形成自主知 - 18 - 識(shí)產(chǎn)權(quán)，研制出正式產(chǎn)品，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，充分發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，本項(xiàng)目研究擬采取產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的模式開展攻關(guān)研究。 具體合作研究分工如下： （ 1）項(xiàng)目承擔(dān)單位 主要負(fù)責(zé)主持、管理、策劃和實(shí)施項(xiàng)目的研究工作；主要負(fù)責(zé) 多通道人機(jī)交互系統(tǒng)架構(gòu) 關(guān)鍵共性技術(shù)的理論、技術(shù)與算法的研究工作； 制定多通道人機(jī)交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)； 負(fù)責(zé)學(xué)術(shù)成果、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的編寫、申報(bào)等工作；負(fù)責(zé)向合作單位三提供產(chǎn)品化關(guān)鍵技術(shù)支撐和試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐等工作。 （ 2）項(xiàng)目合作單位 主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì) 、產(chǎn)品線規(guī)劃、產(chǎn)品樣機(jī)研制、產(chǎn)品工藝技術(shù)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試驗(yàn)系統(tǒng)搭建、產(chǎn)品示范工程建設(shè)、成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等工作。 根據(jù)上述產(chǎn)學(xué)研合作研究原則，經(jīng)合作單位雙方負(fù)責(zé)人之間的 醞釀 和反復(fù)探討，結(jié)合雙方長期產(chǎn)學(xué)研發(fā)展的共同需要，共同組建了一個(gè)學(xué)科、職稱、年齡結(jié)構(gòu)合理的項(xiàng)目研究小組。項(xiàng)目研究小組的負(fù)責(zé)人及成員的具體工作分工如下表 1 所示： 表 1 人員分工表 序號(hào) 姓名 年齡 職 稱 職 務(wù) 專業(yè)方向 所在單位 聯(lián)系電話 項(xiàng)目中分工 1 臺(tái)正 38 高工 控制理論與控制工程 重慶颶鷹科技有限公司 86336266 總負(fù)責(zé) 總策劃 2 程克非 35 副教 授 控制理論與控制工程 重慶颶鷹科技有限公司 技術(shù)路線 總策劃 3 姚軍平 40 教授 醫(yī)學(xué)工程 重慶颶鷹科技有限 67300580 人機(jī)交互 總策劃 - 19 - 公司 7 王崇明 37 學(xué)士 總經(jīng)理 計(jì)算機(jī)專業(yè) 重慶颶鷹科技有限公司項(xiàng)目管理 5 何耀敏 30 碩士 計(jì)算機(jī)工程 重慶郵電大學(xué) 89137709 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā) 6 胡曉力 碩士 重慶市科學(xué)技術(shù)研究院 89137709 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與研發(fā) 四、項(xiàng)目攻關(guān)總體目標(biāo)，實(shí)施年限，具體的考核指標(biāo) （含主要技術(shù)經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)）及年度計(jì)劃安排 目攻關(guān)總體目標(biāo) 實(shí)現(xiàn)多通道、多媒體的自然、高效、智能化的人機(jī)交互界面是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)。隨著模式識(shí)別、自然語言理解和新的傳感技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)界面技術(shù)將進(jìn)一步朝著計(jì)算機(jī)主動(dòng)感受、理解人的意圖方向發(fā)展 ， 新的多通道、多媒體的人機(jī)界面將是發(fā)展的主流 。 視線應(yīng)用于人機(jī)交互具有直接性、自然性和雙向性特點(diǎn) 。 通過本項(xiàng)目的實(shí)施， 應(yīng)用、完善 眼動(dòng)跟蹤 核心關(guān)鍵技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)視覺 指示模塊化、微型化， 研發(fā)出一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能化 人機(jī)交互 系統(tǒng)設(shè)備， - 20 - 探索下一代電腦多通道人機(jī)交互系統(tǒng)應(yīng)用模式。 具體目標(biāo)為： 開發(fā) 視 線跟蹤 （ 又稱眼睛瞄準(zhǔn)系統(tǒng)或視覺跟蹤 ） 應(yīng)用系統(tǒng) 。 研發(fā) 眼控筆記本產(chǎn)品原型 目實(shí)施年限及年度計(jì)劃安排 根據(jù)本項(xiàng)目主要研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)研究的可行性分析，本項(xiàng)目實(shí)施的年限為 2 年半，即從 2011 年 7 月 12 月，年度計(jì)劃安排如下： （ 1）第一階段 2011 年 7 月 2011 年 12 月 ：總體 設(shè)計(jì)與任務(wù) 分解 項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)、需求分析及規(guī)劃 ， 研究目標(biāo)的分解、確定各項(xiàng)研究任務(wù) ，分配到各研究人員 ，同時(shí)開展部分核心關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)研究 。通過這個(gè)階段 的核心關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn) 確定研究方案，將研究內(nèi)容劃分成多個(gè)模塊 ， 確定各模塊任務(wù) ， 分析模塊間關(guān)系并確定各模塊技術(shù)指標(biāo) ，確定各研究模塊的技術(shù)接口。 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分解，以便 于 項(xiàng)目組能更好地、協(xié)調(diào)地開展研究工作。 本階段成立 三 個(gè)研究小組： 系統(tǒng)架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)組 系統(tǒng)架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)組主要負(fù)責(zé)研究基于 多通道人機(jī)交互系統(tǒng)架構(gòu) ，制定系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議及數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。 視線跟蹤 關(guān)鍵技術(shù)研究小組 視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究小組 主要負(fù)責(zé) 視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究小組 關(guān)鍵 技術(shù)研究與設(shè) 備研發(fā)。 人機(jī)交互模式研究小組 人機(jī)交互模式研究 小組主要負(fù)責(zé) 基于 高效、穩(wěn)定用戶交互模式 關(guān)鍵 - 21 - 技術(shù)研究 及關(guān) 鍵技術(shù)研究與設(shè)備研制。 （ 2）第二階段 2012 年 1 月 2012 年 6 月 ：理論與方法研究 系統(tǒng)架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)組 系統(tǒng)架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)組主要負(fù)責(zé)研究基于多通道人機(jī)交互系統(tǒng)架構(gòu)，制定系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議及數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。 視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究小組 視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究小組 探討、篩選 視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備 方案 。 人機(jī)交互模式研究小組 人機(jī)交互模式研究 小組探討、篩選 高效、穩(wěn)定用戶交互模式關(guān)鍵技術(shù) 方法 。 （ 3）第 三階段 2011 年 7 月 2012 年 4 月 ：樣機(jī)研制 三個(gè)研究小組共同 投入： 視線跟蹤應(yīng)用系統(tǒng) 樣機(jī)研制 。 眼控筆記本產(chǎn)品原型 研制。 （ 4）第四階段 2012 年 5 月 2013 年 9 月 ：系統(tǒng)測(cè)試 三 個(gè) 研究小組 共同協(xié)同開展系統(tǒng)可靠性測(cè)試與評(píng)估。 （ 5）第四階段 2012 年 10 月 2013 年 12 月 ：總結(jié)提高 總結(jié)提高：研究總結(jié)、驗(yàn)收結(jié)題、后繼研究、產(chǎn)業(yè)推廣。 項(xiàng)目總體進(jìn)度安排如 下 表 ： 項(xiàng)目研究工作進(jìn)度計(jì)劃表 階段 工作計(jì)劃 2011年 2012年 2013 年 一 總體設(shè)計(jì)與任務(wù)分解 二 理論與方法研究 - 22 - 三 樣機(jī)研制 四 系統(tǒng)測(cè)試 五 總結(jié)提高 目考核指標(biāo) （ 1）研制 視線跟蹤（又稱眼睛瞄準(zhǔn)系統(tǒng)或視覺跟蹤）應(yīng)用系統(tǒng) 1套 （ 2） 研發(fā)眼控筆記本產(chǎn)品原型 1臺(tái)； （ 3） 申報(bào)專利 3項(xiàng)，申報(bào)軟件著作權(quán) 2項(xiàng)， 發(fā)表學(xué)術(shù)論文至少 2篇； 重慶市政府致力于打造中國內(nèi)陸最大的筆記本電腦基地，預(yù)計(jì)今后幾年，整個(gè)世界市場(chǎng)筆記本電腦的銷售量會(huì)達(dá)到每年 3 億臺(tái)左右。重慶能夠?qū)崿F(xiàn)每年生產(chǎn)銷售 1 億臺(tái)電腦，占全球的 1/3。 項(xiàng)目實(shí)施推廣后， 對(duì) 形成重慶計(jì)算機(jī)高端制造產(chǎn)業(yè)具有現(xiàn)實(shí)意 義 ， 充分發(fā)揮重慶的制造業(yè)自身優(yōu)勢(shì) ， 推動(dòng)上下游廠商配套 ， 預(yù)計(jì) 使得 筆記本價(jià)值 提高 7%，按筆記本的基本產(chǎn)能分析，每年可新增利潤 200 億 。 五、項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容，課題設(shè)置方案及承擔(dān)單位選擇方式 目 的主要研究內(nèi)容 依據(jù)本項(xiàng)目的總體研究目標(biāo)，確定如下的主要研究內(nèi)容： （ 1） 微型視線跟蹤器系統(tǒng)架構(gòu) 研究 微型視線跟蹤器系統(tǒng) 架構(gòu)包括 視場(chǎng)空間標(biāo)定、 眼球圖像采集 、 圖像 - 23 - 分析 處理 和 數(shù)據(jù)傳輸幾 個(gè) 單元 。 （ 2） 攻克一系列系統(tǒng)集成技術(shù)，包括視線跟蹤模塊、輸出顯示模塊、后臺(tái)信息服務(wù)相關(guān)設(shè)備 （ 3） 研發(fā)出服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng) 和視覺交互信息終端。 （ 4） 視覺定標(biāo)模式及眼動(dòng)模式識(shí)別與交互功能定義。 題設(shè)置方案及承擔(dān)單位選擇方式 根據(jù)本項(xiàng)目研究總體目標(biāo)、主要研究內(nèi)容和產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)結(jié)合方式，課題研究設(shè)置方案如下： （ 1）本項(xiàng)目由重慶 科學(xué)技術(shù)研究院信息與 自動(dòng)化研究 中心 承擔(dān) 并擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 ，總體負(fù)責(zé)本項(xiàng)目研究與管理工作 ,具體承擔(dān)系統(tǒng)體系架構(gòu)研究、 核心技術(shù)攻關(guān)、 產(chǎn)品初樣機(jī) 設(shè)備 試制 與 系統(tǒng)開發(fā) ； （ 2）本項(xiàng)目由重慶 颶鷹 科技 有限公司 參與合作研究。 重慶 颶鷹 科技有限公司 負(fù)責(zé) 本項(xiàng)目相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定、工程集成技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)、 產(chǎn)品 正 樣機(jī)研制、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 系統(tǒng)搭建、產(chǎn)品樣機(jī)測(cè)試、產(chǎn)品制造與市場(chǎng)推廣。 （ 3）本項(xiàng)目設(shè)立 三 個(gè)研究小組，具體分工為： 系統(tǒng)架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)組：負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)組主要負(fù)責(zé)研究基于多通道人機(jī)交互系統(tǒng)架構(gòu)，制定系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議及數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)；視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究小組：視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究小組，主要負(fù)責(zé)視線跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究小組關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備研發(fā)；人機(jī)交互模式研究小組，負(fù)責(zé)人機(jī)交互模式研究小組主要負(fù)責(zé)基于高效、穩(wěn)定用戶交互模式關(guān)鍵技術(shù)研究及關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備研制。 （ 4）本項(xiàng)目合作雙方共同開展定期技術(shù)交流、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和國際學(xué)術(shù) - 24 - 交流，共同總 結(jié)科研成果、發(fā)表學(xué)術(shù)論文、申請(qǐng)技術(shù)專利、共享知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 六、項(xiàng)目的主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)、工藝路線，可能取得的專利（尤其是發(fā)明專利和取得國外專利）及知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析 探索自然和諧的人機(jī)關(guān)系已成為計(jì)算機(jī)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，自然、高效、智能化的人機(jī)交互界面是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)。視線應(yīng)用于人機(jī)交互具有直接性、自然性和雙向性特點(diǎn)，這也是眼動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于人機(jī)交互特有優(yōu)勢(shì)。 本項(xiàng)目其主要研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)涉及 心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、軟件工程、圖形學(xué) 、人工智能、模式識(shí)別、可靠性 等技 術(shù) 。 項(xiàng)目研究 具有多學(xué)科與技術(shù)交叉、學(xué)術(shù)前沿、工程實(shí)踐性強(qiáng)的突出特點(diǎn) ； 具有行業(yè)性強(qiáng)的顯著特點(diǎn) ；項(xiàng)目研究成果的推廣應(yīng)用，屬于國家新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，具有良好的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策扶持力度。 新點(diǎn) 通過本項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的研究，可獲得以下 幾 方面的技術(shù)創(chuàng)新： （ 1） 提出下一代電腦多通道人機(jī)交互系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)新； （ 2）制定多通道人機(jī)交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新； （ 3）攻克視線跟蹤模塊、輸出顯示模塊和信息服務(wù)相關(guān)設(shè)備集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成創(chuàng)新。 - 25 - （ 4） 將視線指示技術(shù)應(yīng)用到特種 行業(yè)特種應(yīng)用，實(shí)現(xiàn) 應(yīng)用創(chuàng)新 。 根據(jù)本項(xiàng)目總體研究目標(biāo) 和 主要研究內(nèi)容 ， 確定本項(xiàng)目研究關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容主要為： （ 1） 基于視頻分析的高速眼動(dòng)跟蹤技術(shù) 該技術(shù)必須具備以下特點(diǎn)： 穩(wěn)定 ， 物理硬件的可靠性一般由物理設(shè) 計(jì)來提供保證，處理邏輯可靠性依賴于系統(tǒng)方案和技術(shù)實(shí)現(xiàn)來進(jìn)行驗(yàn)證； 精確 ， 滿足 空間分辨率；實(shí)時(shí) ， 不允許有大的時(shí)間延時(shí)，延時(shí)控制在 1/25 秒以內(nèi)。 （ 2） 視線指示技術(shù) 該技術(shù)也 必須具備以下特點(diǎn)：穩(wěn)定、精確、實(shí)時(shí)、可修正、可表達(dá)。 視線方向的估計(jì)方法分為兩種主要研究方向。一是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；二是眼部特征分析 。一般情況下基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來估計(jì)視線方向具有較高的精度和實(shí)時(shí)性，但是魯棒性較差，因?yàn)楫?dāng)環(huán)境改變時(shí)需要重新建立網(wǎng)絡(luò)模型?；谘鄄刻卣鞣治龅姆椒?，利用立體視覺的原理，可以比較精確地獲取眼睛部位的三維信息，從而得到眼球的偏轉(zhuǎn)角度和視線方向。 （ 3） 眼動(dòng)模式識(shí)別技術(shù) 人機(jī)交互需要有定位 （類似鼠標(biāo)移動(dòng)） 、 選擇（類似鼠標(biāo)選擇）、動(dòng)作（類似鼠標(biāo)雙擊）等。 識(shí)別眼球運(yùn)動(dòng)的模式是將其轉(zhuǎn)化為有效交互命令的基礎(chǔ) 前題。 眼動(dòng)主要有三種形式：注視(跳動(dòng) (平滑尾隨跟蹤 ( - 26 - 另外 的眼動(dòng)如眼球震顫、會(huì)聚、扭轉(zhuǎn)等對(duì)人機(jī)對(duì)話沒有顯著意義。注視表現(xiàn)為在被觀察目標(biāo)上的停留，這些停留通常至少持續(xù) 1200 絕大多數(shù)信息只有在注視時(shí)才能獲得并進(jìn)行加工。 （ 4） 視線交互模塊微型化技術(shù) 集成化、 微型化 是該技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的必要條件。要求模塊采用 低功耗 設(shè)計(jì) 、便 于 安裝或攜帶 ，接口簡單， 可以方便地與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 。 術(shù) 路線 本項(xiàng)目研究采取總體策劃與分工合作、理論研究與設(shè)備研發(fā)、初樣機(jī)研發(fā)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、正樣機(jī)研 發(fā)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)建設(shè)等多個(gè)步驟，理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究方法展開。 視線跟蹤 應(yīng)用系統(tǒng) 。該系統(tǒng) 可以 廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的預(yù)警、火控、制導(dǎo) ，特種行業(yè)的目標(biāo)指認(rèn)（指示）及遠(yuǎn)程行動(dòng)指揮交互 。 特別 適合 高空作業(yè)、地下作業(yè)、水下作業(yè)、 高密度人群等特殊 環(huán)境情況下 ， 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員為遠(yuǎn)程 指揮 系統(tǒng)指認(rèn)、指示作業(yè)環(huán)境的具體目標(biāo) 。例如， 實(shí)時(shí)軍事協(xié)同偵察通過協(xié)同偵察指揮員在后端通過實(shí)時(shí)監(jiān)看前端偵察員視野目標(biāo)和視覺觀察方位輔助提示被前端偵察員忽視的目標(biāo)或者指示其對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行偵察。實(shí)時(shí)軍事目標(biāo)指示系統(tǒng)用于通過指示者的視線指示方位快速指示軍事目標(biāo)或攻擊對(duì)象，武器系統(tǒng)跟隨指示方位完成瞄準(zhǔn)、鎖定、待擊發(fā)狀態(tài)切換。 - 27 - 該系統(tǒng)的主要組件及其 基本光學(xué) 原理如下 ： 系統(tǒng)劃分為前端移動(dòng)終端和后臺(tái)指揮、支援平臺(tái)： 前端移動(dòng)終端：主要包括微型場(chǎng)景攝像機(jī)、微型視線跟蹤器、數(shù)據(jù)傳輸單元等，主要提供指示現(xiàn)場(chǎng)信息。 后臺(tái)指揮、支援平臺(tái)：圖像分析、行業(yè)專家應(yīng)用系統(tǒng)，決策指揮應(yīng)用。 - 28 - 系統(tǒng)處理流程如下： 1：標(biāo)定眼球與場(chǎng)景的相對(duì)位置關(guān)系，即瞳孔中心位置（ x,y）與場(chǎng)景圖像關(guān)注點(diǎn)位置（ xw,空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。 2：跟蹤眼球位置（ x,y）及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 3：判斷為眼球指示狀態(tài)時(shí)，將瞳孔中心位置（ x,y）投射到場(chǎng)景圖像關(guān)注點(diǎn)位置（ xw,并將場(chǎng)景圖像關(guān)注點(diǎn)作為視線指示目標(biāo)傳輸?shù)胶笈_(tái)信息處理平臺(tái)。 4：后臺(tái)信息處理平臺(tái)判斷分析前端指示信號(hào)，向其發(fā)出行動(dòng)指示。 眼控筆記本產(chǎn)品原型 方案 基于傳統(tǒng)筆記本，采用添加相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用附件的方式，提供眼控應(yīng)用接入。如下圖，在筆記本顯示屏下方，增加一個(gè)獨(dú)立的長條型設(shè)備， - 29 - - 30 - 系統(tǒng)原理圖 眼控筆記本采用微型眼動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過屏幕附近的紅外 特征識(shí)別點(diǎn)采用特殊的閃爍規(guī)則或特定的形狀標(biāo)定自身；微型攝像頭負(fù)責(zé)跟蹤用戶頭部和眼部細(xì)節(jié)，根據(jù)紅外 31 - 眼球的映光 點(diǎn)位置及瞳孔中心位置，反向推算出視線投射在屏幕的位置，其推算可以 按用戶個(gè)體差異進(jìn)行微調(diào)或者進(jìn)行精細(xì)定標(biāo)。 其核心處理流程如下： 1：初始化定標(biāo)，確定紅外 顯示器的空間關(guān)系。 2：采集眼部圖像，搜索紅外 征點(diǎn)在眼球上的反光點(diǎn)。 3：找出瞳孔中心位置。 4：根據(jù)球迷光點(diǎn)反射模型，計(jì)算視線投射在顯示屏的位置。 5：根據(jù)視線運(yùn)動(dòng)模式，利用系統(tǒng)消息驅(qū)動(dòng)用戶交互。 識(shí)產(chǎn)權(quán)分析與 可 取得 專利 本項(xiàng)目 預(yù)計(jì) 可取得 3 項(xiàng)專利、 2 項(xiàng)軟件著作權(quán)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況如下： （ 1）國內(nèi)專利： 微型視線跟蹤 設(shè)備； （ 2）國內(nèi)專 利： 視線指示設(shè)備 ； （ 3）國內(nèi)專利： 眼控模式識(shí)別 方法； （ 6）軟件著作權(quán)： 微型視線跟蹤 嵌入式軟件； （ 7）軟件著作權(quán)： 眼控交互界面應(yīng)用 軟件 。 七、項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)行動(dòng)：相關(guān)的基本建設(shè)、技術(shù)改造、技術(shù)引進(jìn)、國際合作等落實(shí)情況，與其它相關(guān)市級(jí)科技計(jì)劃（工作）、項(xiàng)目的銜接和分工，項(xiàng)目的組織管理措施，其它必要的支撐和配套條件（如基地、示范點(diǎn)、技術(shù)或工程依托等）落實(shí)情況 - 32 - 劃）項(xiàng)目的銜接和分工 （ 1）項(xiàng)目組織實(shí)施方案 本項(xiàng)目組合作雙方根據(jù)理論研究、技術(shù)開發(fā)、工藝開發(fā)、可 靠性研究的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)原則，組建了技術(shù)、學(xué)科、年齡、職稱結(jié)構(gòu)較為合理的 課題組 ，并分設(shè) 四 個(gè)研究小組 ，項(xiàng)目組織 實(shí)施方案 為 ： 第一步：在項(xiàng)目批準(zhǔn)后，成立以項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為組長、項(xiàng)目 合作單位 負(fù)責(zé)人為副組長的項(xiàng)目聯(lián)絡(luò)與管理組，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)與管理； 第二步：成立課題組，制定總體技術(shù)方案和詳細(xì)實(shí)施計(jì)劃并由所技術(shù)委員會(huì)組織評(píng)審； 第三步：按實(shí)施計(jì)劃開展研發(fā)； 第四步：組織示范工程的應(yīng)用； 第五步：組織驗(yàn)收結(jié)題。 （ 2）研究分工和計(jì)劃明確落實(shí) 項(xiàng)目組根據(jù)項(xiàng)目總體研究的總體目標(biāo)、主要研究內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)要求并結(jié)合研究成員各自優(yōu)勢(shì) 進(jìn)行了 明確任 務(wù)分工，同時(shí)制定了 項(xiàng)目研究工作進(jìn)度計(jì) 劃，雙方將按進(jìn)度計(jì)劃嚴(yán)格執(zhí)行。 （ 3）項(xiàng)目 執(zhí)行 和經(jīng)費(fèi) 使用監(jiān)管 本項(xiàng)目 立項(xiàng)后將分別納入合作單位雙方的科研管理部門統(tǒng)一歸口管理，嚴(yán)格按照項(xiàng)目合同實(shí)施監(jiān)督執(zhí)行。 項(xiàng)目 研究經(jīng)費(fèi)根據(jù) 合作 雙方 所 承擔(dān) 的 具體研究任務(wù) 按比例進(jìn)行 分配，分別由各自單位帳務(wù)部門 設(shè)立專項(xiàng)帳戶進(jìn)行管理， 并嚴(yán)格按照項(xiàng)目 經(jīng)?？?- 33 - 專用、資金使用 計(jì)劃 納入財(cái)務(wù)管理 。 八、項(xiàng)目總投資預(yù)算，資金籌措及來源渠道 目總投資預(yù)算 （ 1）擬新增設(shè)備 費(fèi) 本項(xiàng)目研究 相關(guān)技術(shù)已有前期研究，但為了試 驗(yàn)和建立示范工程，項(xiàng)目需要試制初樣機(jī)和正式樣機(jī)產(chǎn)品 具體需要試制設(shè)備數(shù)量與成本如 表 3所示。 表 3 項(xiàng)目擬新增儀器設(shè)備情況表 名稱、規(guī)格型號(hào) 儀器設(shè)備來源 單價(jià) (萬元 ) 數(shù)量 金額 （萬元） 備注 頭戴顯示器 試制 1 3 3 功能與性能驗(yàn)證 頭戴 微型眼動(dòng)跟蹤儀 試制 檢、驗(yàn)證系統(tǒng)建設(shè) 微型視覺指示 器 試制 2 4 8 功能與性能驗(yàn)證 眼控筆記本視覺跟蹤器 試制 10 送檢、驗(yàn)證系統(tǒng)建設(shè) 微光學(xué)系統(tǒng)測(cè)試儀 采購 3 1 3 性能測(cè)試 眼控筆記本 樣機(jī) 試制 能與性能驗(yàn)證 合計(jì)金額 30 （ 2） 項(xiàng)目研究經(jīng)費(fèi) 本項(xiàng)目研究與管理經(jīng)費(fèi)主要包括材料費(fèi)、測(cè)試化驗(yàn) 加工費(fèi)、燃料動(dòng)力費(fèi)、差旅費(fèi)、會(huì)議費(fèi)、國際合作與交流費(fèi)、文獻(xiàn)資料費(fèi)、科技查新費(fèi)、 - 34 - 知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)、學(xué)術(shù)論文版面費(fèi)、勞務(wù)費(fèi)、專家咨詢費(fèi)、項(xiàng)目管理費(fèi)等預(yù)算科目，并依據(jù)項(xiàng)目研究內(nèi)容、技術(shù)路線和預(yù)期研究成果進(jìn)行合理估算，具體預(yù)算科目見表 4 所示。 表 4 項(xiàng)目研究與管理經(jīng)費(fèi)預(yù)算表 序號(hào) 預(yù)算項(xiàng)目 預(yù)算依據(jù) 經(jīng)費(fèi)（萬元） 1 設(shè)備費(fèi) 見表 3 15 2 材料費(fèi) 試制 所需 模、光學(xué)、電子 材料 15 3 測(cè)試化驗(yàn)加工費(fèi) 樣 機(jī)殼模具加工 工與焊裝 8 4 燃料動(dòng)力費(fèi) 車輛燃油、水、電： 2年 2 5 差旅費(fèi) 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、考察和學(xué)術(shù)會(huì)議 6 6 會(huì)議費(fèi) 調(diào)研、研究、評(píng)審會(huì)等 6 7 國際合作與交流費(fèi) 學(xué)術(shù)交流 3 8 出版 /文獻(xiàn) /信息傳播 /知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi) 資料印制、論文發(fā)表、專利、軟件著作權(quán)申報(bào)費(fèi)等 5 9 勞務(wù)費(fèi) 委托 設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)開發(fā)、測(cè)試等 10 10 專家咨詢費(fèi) 標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品、產(chǎn)權(quán)、行業(yè)咨詢 3 11 管理費(fèi) 按單位管理規(guī)定計(jì)算 7 小計(jì) 95 萬元 （ 3）項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)總預(yù)算 本項(xiàng) 目經(jīng)費(fèi)總預(yù)算為 95 萬元，其中新增加設(shè)備費(fèi) 30 萬元，研究經(jīng)費(fèi)65 萬元。 目資金籌措及來源 本項(xiàng)目組通過 前期 相關(guān)課題研究做了 大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，論證了本項(xiàng)目的可行性和重大意義。要繼續(xù)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行更深入的研究探討需要更多的資金支持，本項(xiàng)目預(yù)算資金共計(jì)為 95 萬元 。資金籌措渠道為 :申請(qǐng) 重慶市 科技 攻關(guān) 計(jì)劃項(xiàng)目資助 60 萬元。資金籌措計(jì)劃見表 5。 - 35 - 表 5 項(xiàng)目資金籌措計(jì)劃表 總投 入經(jīng)費(fèi)： 95 資金來源 合計(jì) 政府 資金 自籌資金 小計(jì) 區(qū)縣科委 市科委 國家部委 其它 小計(jì) 自有資金 銀行貸款 其它 已 投入經(jīng)費(fèi) 新增經(jīng)費(fèi) 小計(jì) 95 160 160 0 0 2011 年 60 25 25 35 35 20122013 年 35 20 20 15 15 九、項(xiàng)目預(yù)期成果的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益分析，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品或技