视线跟踪技术是计算机视觉领域的热门课题,基于视线跟踪技术的人机交互方式是目前多通道自然交互领域中备受关注的研究方向。将视觉跟踪技术应用于人机交互,可以改善传统人机交互模式,给用户带来全新、自然和高效的交互体验,此外还可以帮助上肢行动障碍人士像正常人一样平等、自然地与计算机进行交流,因此课题具有一定的学术价值和社会意义。论文研究了典型的视线跟踪技术,并在此基础上结合立体视觉技术设计了一款基于视线跟踪技术的人机交互系统。系统硬件设计主要工作有:设计图像采集模块实现对用户面部图像的获取;设计光标控制模块实现与计算机的交互;设计图像显示模块完成视频图像地实时显示;利用SoC技术将ARM硬核处理器、图像采集模块、图像显示模块和光标控制模块进行集成完成系统的整体硬件设计。系统的嵌入式软件设计主要工作有:在平台上移植嵌入式Linux操作系统实现多任务处理;移植Qt图形库设计开发显示界面;移植OpenCV计算机视觉库帮助实现部分图像处理算法;开发上层应用程序,检测与视线方向相关的特征,计算用户头部姿态,完成对用户视线注视点的定位,最后对计算机光标进行相应控制,实现人机交互功能。论文的主要的贡献有:(1)提出以立体视觉技术计算人脸朝向的视线跟踪方法,此方法允许用户头部在一定范围内运动,并对用户视线进行准确跟踪;(2)针对自然光照下低分辨率人眼图像虹膜定位困难的问题设计了圆算子结合边界法的虹膜定位算法;(3)利用SoC技术进行嵌入式产品的原型开发,增强了可扩展性,便于后续的功能升级和快速产品化。经测试验证,在用户看显示器的过程中,系统能对用户的视线进行跟踪,且可以根据跟踪结果对计算机光标进行相应控制,通过视线实现人机交互的功能。