1.1 研究目的及意义

随着机器视觉技术的迅猛发展，目标检测与跟踪技术已经广泛应用于工业检测、智能机器人、人机交互、公共安全、智能交通、认知心理学、医学诊断以及军事侦查等领域。随着研究的深入，人眼追踪技术因其独特的优势也越来越受人关注，眼睛是人体一个极其重要的器官，通过人眼可以获取外界的图像信息；同时眼睛也包含了大量的信息，如身份、情绪等。

定位并跟踪人眼是进一步识别并理解眼睛变化的前提，因此人眼跟踪技术是眼动记录、人脸识别、虹膜识别等技术的基础。人眼跟踪技术通过对人眼信息的分析与处理可以实现很多有价值的应用，如：

1. 人机交互：计算机的普及让人们可以通过计算机来提高工作效率，然而对于一些弱势群体，如残障人士，由于受到行动、语言能力的困扰，现有的人机交互技术不能满足他们的需求。人眼跟踪技术作为一种采集眼睛信息的技术，为其提供了一种新的使用计算机的方式，在这样的人机交互中，人眼跟踪的作用类似于鼠标的选择功能。

2. 疲劳驾驶检测：随着交通事业的飞速发展，我国交通安全问题也日趋严苛。研究显示当人清醒时瞳孔直径最大，而疲劳时直径会变小，昏睡时最小，故瞳孔的直径大小可以成为判断疲劳驾驶的有效依据之一。

3. 心理学与生理学检测：人眼跟踪技术早期应用于心理和生理学检测中，19世纪出现了通过眼动分析人的心理活动的研究，现广泛地应用于视觉神经科学、视觉搜索机制、阅读心理学、犯罪心理学等领域。眼动轨迹、眼跳频率、瞳孔大小等都可以作为分析人的心理的依据。

   1.2 国内外研究现状

   20世纪60年代以来，摄像技术、红外技术以及计算机技术的飞速发展，使基于视觉的非侵入性、高精度眼动记录技术成为主流，而在视频图像中精确检测并跟踪人眼是基于视觉的眼动技术的核心。主要的人眼跟踪技术方法有眼电图法(EOG)，虹膜——巩膜边缘法，角膜反射法，瞳孔－角膜反射向量法，接触镜法五种主要的人眼跟踪技术。

   同时能够记录眼动信息的仪器也称为眼动仪，目前朝着高精度、低侵入性方向发展的眼动技术已经比较成熟，国内外很多公司或科研院所已经开发出多种实用化的产品，如加拿大SR公司、美国应用科学实验室、瑞典的Tobii公司、德国SensoMotoric Instruments(SMI)公司均已生产出多款包括头戴式和遥测式的眼动仪。但普遍硬件成本比较高，同时在人机交互方面难以克服的另一个固有的困难即避免所谓的“米达斯”接触(Midas Touch)问题：如果鼠标器光标总是随着用户的人眼移动，可能会引起他的厌烦，因为用户可能希望能随便看着什么而不必非“意味着”什么，在理想情况下，应当在用户希望发出控制时，界面及时地处理其人眼输入，而在相反的情况下则忽略其人眼的移动，然而这两种情况一般不可能区分。

2. 研究的基本内容与方案

人眼跟踪技术利用机械、电子、光学等各种检测手段获取受试者当前“视觉注意的方向”：从小凹（颜色敏感细胞聚集区）到瞳孔中心的直线方向。