Tracking of head position relative to the screen using head mounted camera

Abstract

In this paper head position locating systems were analyzed. There were reviewed scientific articles with different proposed methods. The chosen system is with the camera located on the user head. The main parameters of the head positioning systems were analyzed. The procedure laid down in what order parameters are found. The diagram of the system and detail block diagram of the algorithm were provided. Realization of the algorithm used: edge detection method (Sobel), the adjustment algorithm (Subpixel). System is realized in Matlab and C# environment. Determine the optimal parameters for the algorithm execution. Execution of the algorithm in Matlab environment is 1.2 s and C # environment – 126 ms. During the examination of the longest executing algorithm segment, it was found that image filtering is carried out in 107 ms. It is noted that the uncertainty of the algorithm can be divided into static and measurement. The maximum static uncertainty while measuring head position parameters is 1.63 mm and orientation parameters – 0.16°. The maximum measurement uncertainty while measuring head position parameters is 4 mm and orientation parameters – 0.11°.

Article in Lithuanian.

Galvos pozicijos nustatymas ekrano atžvilgiu naudojant ant galvos pritvirtintą kamerą

Santrauka. Nagrinėjamos galvos padėties pozicionavimo sistemos. Apžvelgti moksliniai straipsniai, kuriuose pateikiami įvairūs siūlomi metodai. Pasirinkta sistema, kai kamera pritvirtinama vartotojui ant galvos. Išskirti pagrindiniai galvos padėties nustatymo parametrai, nustatytas parametrų suradimo eiliškumas, pateikta sistemos schema ir detali algoritmo blokinė schema. Algoritmui įgyvendinti taikyti briaunų radimo (Sobel) ir algoritmo tikslinimo (Subpixel) metodai. Sistema įgyvendinta Matlab ir C# aplinkose. Nustatyti optimalūs algoritmo vykdymo parametrai. Naudojamo kompiuterio procesorius Intel Pentium dual core T4500 – 2,3 GHz. Vidutinis algoritmo veikimo laikas Matlab aplinkoje yra 1,2 s, o C# aplinkoje – 126 ms. Ištyrus algoritmo segmentų vykdymo laiką, pastebėta, kad ilgiausiai vykdomas vaizdo filtravimas – 107 ms. Parodyta, kad algoritmo neapibrėžtis galima suskirstyti į statines ir matavimo neapibrėžtis. Maksimali statinė neapibrėžtis, matuojant galvos pozicijos padėtį, yra 1,63 mm, matuojant orientacijos parametrus – 0,16°. Maksimali matavimo neapibrėžtis yra 4,0 mm, matuojant galvos padėties parametrus, ir 0,11° – orientacijos parametrus.

Reikšminiai žodžiai: vaizdų apdorojimas, kompiuterinė rega, galvos padėties pozicija.

Keyword : image processing, computer vision, positioning the head position