[實(shí)用新型]一種具有眼控取像功能的頭盔

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320151113.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN203467754U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王月星;李斌;凌波;蒲小勃;謝鋒;李巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號(hào): A42B3/04
• 分類號(hào): A42B3/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于航空領(lǐng)域，具體涉及一種具有眼控取像功能的頭盔，涉及頭盔內(nèi)部光路系統(tǒng)、圖像采集技術(shù)。?

背景技術(shù)

在頭盔內(nèi)部實(shí)現(xiàn)眼動(dòng)數(shù)據(jù)采集功能，在很多領(lǐng)域具有廣闊而重要的應(yīng)用前景，如飛行員駕駛，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲與訓(xùn)練系統(tǒng)，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)信息等等提供服務(wù)。?

隨著顯示技術(shù)的進(jìn)步，頭盔面罩能夠顯示更豐富的電腦數(shù)據(jù)，甚至3D影像。而面罩的超近距離，使得自然便捷的人機(jī)交互變得非常困難。利用眼動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自然的人機(jī)交互是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，具有自然、快捷等優(yōu)點(diǎn)。但是，在不顯著增加頭盔重量的情況下、在空間非常狹小的頭盔內(nèi)部實(shí)現(xiàn)可靠的眼動(dòng)數(shù)據(jù)獲取，一直是一個(gè)有待解決的難題。?

已知的民用眼動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，大多采用正面拍攝人眼圖像的方法獲取眼部狀態(tài)信息。而實(shí)際應(yīng)用中的頭盔對(duì)重量和機(jī)械結(jié)構(gòu)有著嚴(yán)格的限制，很難在內(nèi)部附加過多的光學(xué)部件。此外，頭盔內(nèi)部可利用空間非常小，只能通過斜角取像，或者通過面罩反射取像。這兩種方式取像，圖像都不可避免地存在一定的畸變，嚴(yán)重影響后續(xù)處理。因此，如何在不顯著增加頭盔重量的情況下獲取滿意的眼部圖像成為一個(gè)急待克服的難題。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的?

提供一種具有眼控取像功能的頭盔，實(shí)時(shí)獲取眼動(dòng)數(shù)據(jù)的頭盔系統(tǒng)，解決在動(dòng)態(tài)使用環(huán)境中眼控系統(tǒng)中眼部圖像的采集問題。?

技術(shù)方案?

一種具有眼控取像功能的頭盔，包括盔體1、護(hù)目鏡2、光學(xué)鏡頭組件3，所述光學(xué)鏡頭組件3包括一個(gè)凹面反射鏡4和一個(gè)平面反射鏡5，還包括一個(gè)安裝于盔體1上的帶紅外燈的攝像頭6，所述護(hù)目鏡5內(nèi)側(cè)涂有紅外反射膜7。?

還包括一個(gè)用于增加光路亮度的LED套件8。?

有益效果?

本實(shí)用新型單攝像頭單光源的視線跟蹤方案將頭盔集成眼控技術(shù)的代價(jià)降?到最低限度。附加的光學(xué)器件僅增加一個(gè)帶紅外光源的紅外攝像頭，及面反射鏡增加紅外鍍膜即可。加上對(duì)具體器件的選型，將頭盔集成眼控技術(shù)的重量代價(jià)降到了最低限度，完全能夠滿足頭盔的重量和機(jī)械結(jié)構(gòu)要求。本實(shí)用新型采用近紅外光源照射眼部，形成眼部近紅外圖像，有效的降低了環(huán)境光線對(duì)眼部圖像質(zhì)量的影響。本實(shí)用新型將近紅外反射鏡集成在面罩投影裝置中，利用投影裝置的鏡頭成像能力，獲取更好的眼部圖像。?

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2是本實(shí)用新型眼控取像示意圖。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述，請(qǐng)參閱圖1至圖2。?

本實(shí)用新型根據(jù)未來頭盔的應(yīng)用需要，提出了一種面罩反射取像的光路設(shè)計(jì)方案，該方案只需增加一個(gè)帶紅外光源的紅外攝像頭，在面反射鏡增加紅外鍍膜即可，對(duì)頭盔結(jié)構(gòu)的改變非常小。根據(jù)頭盔面罩投影原理，本發(fā)明在不改動(dòng)頭盔投影裝置的前提下，設(shè)計(jì)了取像光路，將三個(gè)光學(xué)器件集成到投影鏡頭內(nèi)部，減小對(duì)頭盔空間的占用，并獲取較好的眼部圖像。?

本實(shí)用新型從頭盔設(shè)計(jì)、面罩投影原理、視線跟蹤技術(shù)等方面入手，克服頭盔重量和機(jī)械結(jié)構(gòu)限制高、眼部圖像畸變等困難，解決面罩取像問題。基本思路是：為克服頭盔重量和機(jī)械結(jié)構(gòu)限制高的問題，我們選用了單攝像頭單光源的視線跟蹤方案；為降低環(huán)境光照的干擾，我們采用了紅外光源照射眼部，采集眼部的紅外圖像；為解決眼部圖像畸變問題，我們?cè)O(shè)計(jì)照射和取像光路，利用投影鏡頭反向消除眼部圖像畸變；為方便在已有頭盔上集成眼控技術(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了不改變已有面罩投影裝置的取像光路。?

單攝像頭單光源的視線跟蹤方案將頭盔集成眼控技術(shù)的代價(jià)降到最低限度。附加的光學(xué)器件僅為帶紅外光源的紅外攝像頭，和面反射鏡增加紅外鍍膜即可。加上對(duì)具體器件的選型，完全能夠滿足頭盔的重量和機(jī)械結(jié)構(gòu)要求。?

采用紅外光源照射眼部，形成眼部紅外圖像，有效的降低了環(huán)境光線對(duì)眼部圖像質(zhì)量的影響。這是因?yàn)榄h(huán)境光線中紅外光的亮度非常小，因而對(duì)眼部紅外圖像影響也非常小，同時(shí)在紅外光線下，瞳孔特征更加明顯，利于瞳孔中心定位。?

為方便在頭盔上集成眼控技術(shù)，本發(fā)明將紅外反射鏡集成在面罩投影裝置中，利用投影裝置的鏡頭成像能力，獲取更好的眼部圖像。具體如圖1所示。投射的圖像經(jīng)過一系列的透鏡后，會(huì)放大以適應(yīng)面罩大小，因此，其逆向的光路可以縮小面罩對(duì)眼部的凹面鏡成像，從而可以以更小的紅外反射鏡反射完整的眼部圖像，而且角度調(diào)整也更加靈活，保證了眼部正面反射圖像的獲取。?