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1、. .一、项目摘要（1）总体目标探索自然和谐的人机关系已成为计算机研究的一个重要领域，自然、高效、智能化的人机交互界面是当今计算机发展的重要趋势。视线应用于人机交互具有直接性、自然性和双向性特点，这也是眼动技术应用于人机交互特有优势。通过本项目的实施，应用、完善眼球识别及高速眼动跟踪核心关键技术，实现视觉指示模块化、微型化，研发出一系列具有自主知识产权的智能化人机交互系统设备，探索下一代电脑多通道人机交互系统应用模式。具体目标为： 开发视线跟踪（又称眼睛瞄准系统或视觉跟踪）应用系统。 研发眼控笔记本产品原型（2）研究内容 提出微型视线跟踪器系统架构； 攻克一系列系统集成技术，包括视线跟踪模块、
2、输出显示模块、后台信息服务相关设备； 研发出服务平台系统和视觉交互信息终端。 视觉定标模式及眼动模式识别与交互功能定义；（3）关键技术 基于视频分析的高速眼动跟踪技术； 眼部特征快速分析的视线指示技术； 交互功能模块微型化技术。（4）技术创新 提出下一代电脑多通道人机交互系统架构，实现系统架构创新； 制定多通道人机交互系统的数据传输协议和接口标准，实现标准创新； 攻克视线跟踪模块、输出显示模块和信息服务相关设备集成技术，实现系统集成创新。（5）基础条件本项目依托单位重庆市科学技术研究院是重庆市政府批准成立的正厅级事业单位，是集研究开发、技术转移、成果转化、人才培训和国际交流为一体的工业技术的综
3、合研究机构，是重庆市组建的最大的科学研究和科技创新服务机构。为项目的顺利实施提供充足基础条件。同时，目前,我们的核心技术形成了系列化的原型应用，从2007年开始应用在临床医学眼球震颤检查，2008年应用到临床医学色素变性病人瞳孔光反射检查。在技术上准备充分，为项目的顺利实施提供保证。（6）经费预算项目预算资金95万元。其中试制设备15万元，材料费15万元，测试化验加工费8万元，燃料动力费2万元，差旅费6万元，会议费6万元，国际合作与交流费3万元，出版/文献/信息传播/知识产权事务费5万元，劳务费10万元，专家咨询费3万元，管理费7万元。计划申请市科委资助60万元。项目经费科目及预算细则参见项目
4、预算书。（8）市场前景我国笔记本产品市场需求巨大、稳定，拥有千亿级市场规模；视觉跟踪系统，可以广泛应用于军事领域的预警、火控、制导，特种行业的目标指认（指示）及远程行动指挥交互，拥有千亿级市场规模，产业前景可观。 （9）项目成果项目可获得国家专利至少3项，软件著作权至少2项；发表学术论文至少2篇；建立实验验证系统2个。（10）项目效益项目研究可获得眼动技术在笔记本人机交互及视线指示行业应用若干关键共性技术突破；项目研究将促进人机交互领域的技术进步和多学科技术交叉形成；项目研究可获得自主知识产权，推动新型人机交互设备商品化，对促进重庆IT制造中心的战略性产业发展具有重要意义。（11）风险分析该项
5、目核心技术为公司专业自有知识产权技术，专业性强，可模仿性较差，可形成一定技术壁垒，保障长期的收益，核心技术相对成熟，硬件模块化加工门槛不高。因此，抗风险能力较强。（12）结论与建议项目研究立题新颖，内容明确，重点突出，技术可行，预期成果显著，产业前景可观，建议立项支持。二、项目的意义和必要性2.1项目的意义和必要性1. 项目研究符合国家和重庆市中长期科学技术发展规划，符合“重庆打造西部IT制造业高地”兴新战略性产业发展计划本项目以“基于眼动关键技术研究与设备研发”为题，具体涉及视线跟踪（又称眼睛瞄准系统或视觉跟踪）应用系统设计开发和眼控笔记本产品原型研发。针对特种行业人机交互应用及通用民用级眼
6、控笔记本产品，通过若干关键技术攻关，一系列应用样机与软件系统，建立示范工程，并推进产业化发展。本项目研究符合国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）的重点领域及其优先主题中“传感器网络及智能信息处理”之国家重点鼓励的产业发展政策；本项目研究也符合重庆市中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）的重点领域及其优先主题中“下一代网络与通信技术”之重点鼓励的产业发展政策。综上所述，本项目研究符合国家和重庆市的中长期科学技术发展规划，符合“国家新兴战略性产业发展规划，符合重庆市西部制作高地的战略性产业发展规划。2. 项目研究可获得眼动技术在眼控笔记本和多个专业领域的商用化关键共性
7、技术突破本项目旨在通过深入研究眼动技术与人机交互技术现状、发展趋势、面临的问题和关键技术，利用产业政策优势和技术上国际同发优势，结合项目研究团队较好的前期研究基础，实现眼动技术在视觉指示应用领域的商用化的关键技术突破。技术的突破体现在：（1）提出微型视线跟踪系统架构：本项目将构建一种微型的、能快速商品化应用视线跟踪体系架构，建立开放性的应用协议和标准接口。（2）攻克一系列系统集成技术，包括视线跟踪模块、输出显示模块、后台信息服务相关设备。本项目将深入研究多种人机交互的应用需求，结合相关领域内的技术标准，研究一种低成本、高可靠、高精度的眼动跟踪模块，满足商用化视觉指示系统和眼控笔记本的实用性。综
8、上所述，本项目研究将获得眼动技术人机交互应用的关键共性技术的突破，使视觉指示系统和眼控笔记本系统达到实际商用化水平。2.2国内外现状和技术发展趋势视觉跟踪的研究和应用在国内发展比较缓慢，国外研究与报道相对较多。人眼视线方向的估计方法分为两种主要研究方向。一是基于神经网络；二是眼部特征分析。一般情况下基于神经网络来估计视线方向具有较高的精度和实时性，但是通用性较差，因为当环境改变时需要重新建立网络模型。基于眼部特征分析的方法，利用立体视觉的原理，可以比较精确地获取眼睛部位的三维信息，从而得到眼球的偏转角度和视线方向。目前，主要检测方法及其特点比较结果如表l所示。这些方法都需要借助图像处理这个工具
9、来完成视线输入方向的识别 。目前掌握眼动跟踪核心技术并能达到产品化应用要求的在国际上有几个重要的对手:Eyelink(加拿大),Asl(美国),SMI(德国)Tobii(瑞典)。 其中,Eyelink在主要定位于基础研究领域，高速处理方面相对领先,可以达到每秒1000 次跟踪处理,但其缺陷在于高昂的价格和较低的图像分辨率; ASI 已经具备较成熟的追踪系统，主要应用于心理学研究和用户视觉行为分析，稳定性方面表现不很优秀；德国SMI公司的视线跟踪产品也具备了很高的技术含量，该公司的产品主要应用于教育科研、体育科研和医疗诊断领域；以色列也有该技术，主要应用于战斗机瞄准指示设备。产品EYELINKA
10、SLSMI我方原型处理速度(次/秒)500-200060-12060-120500-1000有效图像分辨率400x 300600x480600x4801024x768抗干扰性优良优优业界动态与应用苹果2008年收购了Tobii Technology公司,交易价格2150万美元。Tobii主要拥有一个眼球跟踪器的技术,可以嵌入设备中观察用户在应用程序和网站上的视觉焦点,苹果可能会将这一技术加入其消费电子产品中,帮助用户用更简单的方式来读取屏幕上的信息,包括台式机,笔记本甚至是iPhone手机。英国飞行国际网站2008年8月27日报道 埃尔比特系统公司正在开发眼球跟踪技术，以参加增强战斗机飞行员头
11、盔显示系统项目的竞标。埃尔比特公司称，目前典型的头盔视场是2040，如果敌军的飞机在此范围之外，则限制了头盔瞄准武器的能力，尽管飞行员能够看到它们。埃尔比特公司的解决方案是：在其未来头盔系统内综合一个跟踪设备，通过飞行员眼睛控制的红外光线跟踪敌机。该系统随后再通过处理其反射光线，探测眼睛所看到的地区，这样使瞄准视场拓宽至少15%。在某些情况下，如目标或平台处于高加速度或高角速率的情况下，在用武器截获的目标附近，显示器的十字瞄准线不可能稳定太长时间。因此，埃尔比特公司正在与以色列理工大学联合开发该眼球跟踪技术.Elbit系统有限公司的子公司Vision系统国际公司从波音公司得到了价值1500万美
12、元的订单，进行联合头盔指示系统（JHMCS）的初始生产。联合头盔指示系统将磁航向跟踪器与投射到飞行员面盔上的显示器相连，从而使飞行员拥有了目标跟踪设备。无论飞行员看向何处，都可以利用它来瞄准传感器和武器。因此，拥有了联合头盔指示系统，飞行员可以瞄准雷达、空对空导弹、红外传感器和空对地武器，而不需要将头对准目标，也不需要按动飞行控制按钮。另外，在空战期间，飞行员可以在平视时浏览任何想看到的数据（飞行速度、高度、目标距离等），而不需要去看座舱。2.3市场需求分析（1）我国的笔记本电脑用户需求量大，有成熟的市场需求和产业基础。2008年10月9日惠普和重庆举行项目签约仪式，签下400万台笔记本电脑基
13、地项目；2009年8月4日，惠普将重庆生产基地的定单从内销400万台扩大外销4000万台；2009年，富士康也落户重庆，随后英业达、广达、宏碁也接踵而至；120多家零部件生产企业也到重庆建厂。这让重庆笔记本电脑的本地配套率在2010年年底达到30%40%。短短两年时间，一个聚集数百企业、到2015年将形成1亿台产能、7000亿元产值、1000亿美元进出口的笔记本电脑产业基地，行业发展前景十分看好，经济投入规模巨大。（2）视觉跟踪应用系统在我国特种行业的视市场需求巨大，可形成千亿级市场规模视觉跟踪应用系统主要应用与特种行业，三、项目的基础条件：与项目相关的前期工作情况，现有技术基础和工作基础，包
14、括前期所取得的成果或技术（工艺）情况，国内外在该技术领域的专利情况，相关领域的试验及示范基地建设情况，研究开发队伍和产学研结合等情况3.1项目承担单位、合作单位及合作模式（1）项目承担单位概况项目承担单位：重庆市科学技术研究院重庆市科学技术研究院（简称重科院或市科研院）是整合原属中央和地方的10个研究院所于2008年重组而建，原名为重庆市应用技术研究院，是重庆市政府批准成立的正厅级事业单位。重科院是集研究开发、技术转移、成果转化、人才培训和国际交流为一体的工业技术的综合研究机构，是重庆市组建的最大的科学研究和科技创新服务机构。重庆信息与自动化技术研究中心是重庆市科学技术研究院下属的研究中心，成
15、立于2009年。该研究中心以信息与自动化技术为研究核心，围绕科技成果二次开发和产业化开展研究与推广工作，经过一年的建设，已经初具规模，具备了开展相关领域技术研发、科技成果二次开发与产业化的能力。中心在自动化技术研究领域和院属研究所重庆工业自动化仪表研究所建立了紧密的合作关系，该所为重庆市高新技术企业，主要从事自动化仪表、自动化工程设计、开发、制造、检测及技术咨询、技术转让和中试生产等，拥有一个研发中心、二个生产事业部、三个工程事业部、一个检测中心、一个行业工作部和六个职能管理及服务部门，建所以来完成科研课题1600余项，制订国家、行业标准100余项，完成国家重点科技攻关项目90余项。获国家、部科技进步奖30余项，部（省）级奖励200余项，专利近100项。（2）项目合作单位概况项目合作单位：重庆飓鹰科技有限公司前身是成立于2004年的重庆眼动科技实验室，经多年技术发展，产品和应用逐渐成熟，其中眼震分析仪在国内多所医院进行了临床实验。公司致力于眼动技术研发、生产、销售、服务，以科技创新路线为战略，秉承专业化、规范化、科学化、客户观、价值观的经营理念；以管理创新、竞争取胜、整合资源、合作发展的指导思想来发展壮大公司，服务社会。（5）项目合作模式：产学研联合研究与产业化应用推广项目承担单位拥有科研人才、科研设备、理论研究、
