[發明專利]基于眼動跟蹤的視覺假體圖像采集裝置

有效

• 申請號: 201210275805.8
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102813574A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 柴新禹;吳開杰;古隕;雷旭平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61F9/08
• 分類號: A61F9/08;H04N5/232
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及生物醫學工程領域，尤其涉及一種基于眼動跟蹤的用于視覺假體的圖像采集裝置。

背景技術

視覺假體是一種植入式醫用電子設備，能夠在一定程度上恢復重度失明患者的視覺。它利用大多數失明患者往往只有視覺通路的一部分發生病變，而其余部分神經組織的結構和功能尚完好的特點，對視覺通路的完好部位施加特定的人工電刺激，來興奮神經細胞，模擬自然光刺激的效果，讓使用者產生視覺感受。視覺假體系統通常包括位于使用者體外圖像采集裝置(通常為微型攝像頭)、圖像處理裝置、電刺激編碼裝置和植入使用者體內(通常為視覺神經系統)的微電極陣列，通過將圖像采集裝置獲取的外界圖像信息進行處理、編碼，并通過微電極陣列對視覺神經系統進行刺激，從而在使用者的視皮層產生視覺，讓使用者復明。

一般地，正常人的單眼視覺的視野范圍的視角大約為上60°、下75°、外95°及內60°，即135°×155°(視野范圍的高×視野范圍的寬)，而雙眼視覺的視野范圍的視角更是能達到135°×190°。另外，正常人的視覺焦點在黃斑區對應的視野范圍中，此時的視角約20°×20°。如果視野范圍內有其它引起注意的事件，正常人會通過控制眼肌使眼球轉動，使該注意區域落在黃斑區對應的視野范圍內。

目前，視覺假體中用于圖像采集的攝像頭視角范圍僅有40°×40°左右，遠小于正常人的單眼視覺的視野范圍。因此如果將攝像頭固定在使用者所配戴的鏡架上，使用者需通過轉動頭部或身體來獲得不同注意區域的圖像，這增加了使用者的使用負擔。可見，現有技術的視覺假體沒有很好地實現對人眼視覺及眼動功能的仿生，不能充分利用人眼通過眼動對目標快速搜索、定位的生理特點。

考慮到視網膜病變的失明患者的眼肌及控制眼肌的神經很可能完好，而且植入視覺假體不會損傷眼肌及控制眼肌的神經，因此患者依舊擁有控制眼球轉動的能力。另外由于人眼的轉動具有協同性，兩眼會同時轉向目標注意區域，所以即使植入視覺假體的過程中對眼肌及控制眼肌的神經造成一定損傷，另一側眼球依舊具有完好的眼動能力。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種視覺假體的圖像采集裝置，基于使用者的眼動信號實現對目標圖像的定位采集。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種視覺假體的圖像采集裝置，通過采集使用者的眼動信號，控制圖像采集裝置的攝像頭轉向目標的方向，采集目標圖像。

為實現上述目的，本發明提供了一種視覺假體的圖像采集裝置，其特征在于，包括眼動信號采集及處理模塊、攝像頭和轉動云臺；所述眼動信號采集及處理模塊采集眼球的眼動信號，根據所述眼動信號獲取所述眼球的轉動方向，并發出控制信號以控制所述轉動云臺的轉動，使固定在所述轉動云臺上的所述攝像頭轉向所述眼球的所述轉動方向并采集所述轉動方向的圖像。

進一步地，眼動信號采集及處理模塊包括眼動攝像頭和眼動視頻接收及處理單元；所述眼動信號采集及處理模塊采集所述眼球的所述眼動信號的過程為所述眼動攝像頭拍攝所述眼球的瞳孔的視頻；所述眼動信號采集及處理模塊根據所述眼動信號獲取所述眼球的所述轉動方向的過程為所述眼動視頻接收及處理單元接收所述眼球的所述瞳孔的所述視頻并通過所述視頻獲取所述眼球的所述轉動方向。

進一步地，所述眼動信號采集及處理模塊還包括LED單元以對所述瞳孔進行照明。

進一步地，所述LED單元包括至少一個LED，所述LED單元的發光強度不小于400mcd。

進一步地，所述眼動信號采集及處理模塊和所述轉動云臺固定在眼鏡上；所述眼動攝像頭設置在所述眼鏡的一個鏡片上，所述眼動視頻接收及處理單元設置在所述眼鏡的眼鏡腿上，所述眼鏡腿與所述鏡片同側或者不同側；所述轉動云臺設置在所述眼鏡的鼻梁架上。

進一步地，所述眼鏡上還設置有電源以向所述眼動信號采集及處理模塊和所述攝像頭供電。

進一步地，所述眼鏡是墨鏡。

進一步地，所述眼動攝像頭的外徑不大于8mm且所述眼動攝像頭具備微焦距拍攝功能。

進一步地，所述轉動云臺的所述轉動對于所述眼動信號采集及處理模塊發出的所述控制信號的響應延遲在毫秒量級。

進一步地，所述攝像頭的外徑不大于12mm，所述攝像頭的視角不小于30°，所述攝像頭的幀率不小于24fps。