[發明專利]頭戴式人眼追蹤系統

有效

• 申請號: 201310597597.8
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN104337496B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 歐陽盟;邱俊誠;黃庭緯;胡俊誠;莊竣崴
• 申請（專利權）人: 財團法人交大思源基金會
• 主分類號: A61B3/10
• 分類號: A61B3/10;G02C11/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明涉及通信技術，有關于一種人眼追蹤系統，特別是有關于一種頭戴式人眼追蹤系統，屬于通信技術領域。

背景技術

目前人眼追蹤技術主要可區分為與人眼接觸的接觸式人眼追蹤技術以及未與人眼接觸的非接觸式人眼追蹤技術。接觸式人眼追蹤技術主要包括搜尋線圈法(Search?Coil,SC)及眼電圖法(Electro-OculoGraphy,EOG)，而非接觸式人眼追蹤技術主要可區分為免頭戴式(Free-head)或頭戴式(Head-mount)人眼追蹤技術。

在接觸式人眼追蹤技術方面，以搜尋線圈法為例，使用者須配戴具有感應線圈的隱形眼鏡(contact?lenses)。當使用者轉動眼球進而帶動鏡片時，感應線圈會因為磁通量變化產生感應電動勢，此電動勢大小即代表眼球偏轉的角度。至于眼電圖法，則是在人眼周圍貼附多個電極，并利用這些電極檢測眼球轉動所產生的電壓差來判斷眼球偏轉的角度。接觸式人眼追蹤技術的缺點是異物的接觸容易帶來人眼強烈的不舒適感，且其易受人眼及/或皮膚分泌物的影響，而造成信號干擾。

在免頭戴式人眼追蹤技術方面，國內外發展出屏幕搭配雙圖像獲取裝置的眼部追蹤器(Eye?trackers)。然而，現有的免頭戴式人眼追蹤技術仍須克服使用者頭部移動造成誤差的問題。此外，免頭戴式人眼追蹤技術尚有運算復雜及造價昂貴等問題。

相較之下，頭戴式人眼追蹤技術將圖像獲取裝置與光源架設在使用者頭上，利用圖像獲取裝置獲取的瞳孔圖像推測注視位置，可排除使用者頭部移動造成的誤差。因此，頭戴式人眼追蹤系統能夠被廣泛地應用于生醫、醫療、交通及娛樂的產業中。然而，現有的頭戴式人眼追蹤技術因僅從眼睛信息(瞳孔圖像)去判別使用者的注視位置，因此容易出現誤判的情況發生。此外，現有的頭戴式人眼追蹤技術普遍有視線受到頭戴式人眼追蹤系統所遮蔽，而造成使用上不便的問題。

發明內容

本發明提供一種頭戴式人眼追蹤系統，其可改善誤判的情況以及視線受遮蔽等問題。

本發明的一種頭戴式人眼追蹤系統，其包括第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置、第二環境圖像獲取裝置、固定裝置以及圖像辨別系統。第一光源發出第一光束以照亮使用者的第一眼。第一瞳孔圖像獲取裝置配置在來自第一眼所反射的第一光束的傳遞路徑上，以獲取來自第一眼中的第一瞳孔圖像。第一環境圖像獲取裝置適于獲取使用者前方的第一環境圖像。第二環境圖像獲取裝置適于獲取使用者前方的第二環境圖像。固定裝置配置于使用者的頭上，以將第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置以及第二環境圖像獲取裝置固定于使用者的頭上。圖像辨別系統適于將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進行映對，以辨別出使用者注視的位置。

在本發明的一實施例中，上述的第一光源選自于不可見光光源。

在本發明的一實施例中，上述的不可見光光源選自于紅外線發光二極管(Infrared?Light?Emitting?Diode,IR?LED)、紫外線發光二極管(Ultraviolet?Light?Emitting?Diode,UV?LED)或激光。

在本發明的一實施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置以及第二環境圖像獲取裝置分別選自于電荷耦合元件(Charge?Coupled?Device,CCD)、互補式金氧半導體(Complementary?Metal-Oxide?Semiconductor,CMOS)元件或紅外線攝影機(IR?camera)。

在本發明的一實施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置以及第二環境圖像獲取裝置分別具有水平視角以及垂直視角，其中水平視角為40度以上且180度以下，且垂直視角為55度以上且180度以下。

在本發明的一實施例中，上述的固定裝置為眼鏡。眼鏡包括鏡架以及固定于鏡架中的兩個鏡片。鏡架包括兩個鏡框部、第一連接部、兩個第二連接部以及兩個耳掛部，其中第一連接部連接兩個鏡框部，各第二連接部連接相鄰的耳掛部與鏡框部，且這些鏡片位于這些鏡框部中。第一環境圖像獲取裝置以及第二環境圖像獲取裝置配置于第一連接部上，且第一瞳孔圖像獲取裝置配置于鄰近第一眼的耳掛部上，而第一光源配置于第一連接部、鄰近第一眼的第二連接部以及鄰近第一眼的耳掛部的其中一者上。