[發明專利]視疲勞狀態的檢測方法、裝置以及頭戴式可視設備

在審

• 申請號: 201711025753.8
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107562213A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 袁冬生
• 申請（專利權）人: 網易（杭州）網絡有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00
• 代理公司: 北京博浩百睿知識產權代理有限責任公司11134
• 代理人: 宋子良

技術領域

本發明涉及計算機領域，具體而言，涉及一種視疲勞狀態的檢測方法、裝置以及頭戴式可視設備。

背景技術

目前，隨著虛擬現實技術的迅猛發展，以頭戴式可視設備(HMD)為載體(主要體現在虛擬現實(VR)眼鏡)的VR游戲正在不斷興起，其為游戲玩家帶來前所未有的擬真度，從而使游戲玩家能夠完全沉浸在游戲世界中，使其具有很強的代入感。然而，越來越多的用戶反饋，在長時間佩戴VR眼鏡后，會出現眼部不適，視覺紊亂，甚至感到惡心頭暈等癥狀。另外，不少用戶在長期使用VR眼鏡后，導致其近視度數明顯升高，并且還會出現視網膜損傷、內斜視等眼部健康惡化癥狀。

而導致上述問題發生的主要原因在于：目前的HMD設備的成像方式通常采用“光學透鏡+發光二極管(LED)屏幕”的形式。光學元件一般設置在距離人眼2～3cm處，而LED屏幕與光學元件之間的距離通常為3～6cm。因此，HMD設備呈現給人眼的虛像與人眼之間的距離大約為25～50cm。當用戶長時間將視線聚焦在一個固定的距離范圍內時，眼部肌肉便會極度疲勞，如果長期如此，晶狀體便會失去回彈能力，繼而對視力健康造成影響。

除了越來越多使用HMD設備的用戶反饋眼部不適之外，HMD設備的全球頂級研發公司也逐步意識到了這個問題。HTC公司在產品使用說明中聲明不建議小孩使用VR設備，索尼公司也在產品使用說明中提示不要讓12歲以下的用戶使用Playstation VR，同樣三星也在自主研發的Gear VR產品的免責條款中聲明：“13歲及以下的孩子不應該使用Gear VR，超過13歲的孩子也應該在大人的陪伴下使用這一設備；用戶應該避免長時間使用Gear VR，因為這有可能對用戶的手眼平衡、多任務處理能力產生一定的負面影響；家長應該在孩子使用Gear VR時和使用后對他們加以觀察，以避免上述情況的發生。”

由此可見，當前發布的主流HMD設備在長時間使用過程中確實會對人眼健康造成傷害，然而，目前各大廠商往往僅能夠通過聲明和免責條款的方式來提醒用戶，但卻無法確保用戶的視力健康。當用戶感知到眼部明顯不適時，往往已經在較長一段時間內處于視疲勞狀態下。并且，在使用HMD設備的用戶中，進行VR游戲的青少年占據了較大比例，這群用戶往往缺乏自制力，視力健康對于這部分人群也格外重要。因此，如果能夠在用戶使用HMD設備時，及時發現其當前已經處于視疲勞狀態，便可以及時地采取相對應的措施。例如：自動調整畫面亮度和對比度、強制暫停游戲畫面、強制退出當前應用，從而確保了用戶的視力健康。因此，提供能夠實時檢測使用HMD設備的用戶視疲勞(即由于用眼過度導致的眼部負擔)狀態是當前亟待解決的技術難題。

針對上述問題，相關技術中提出了以下兩種解決方案：

方案一、基于人臉識別的PERCLOS檢測法

基于人臉識別的PERCLOS檢測法是目前最為常用的眼部疲勞檢測方法。這種檢測方法被廣泛地應用于駕駛疲勞的自動化報警裝置中，進而防止因疲勞所產生的交通事故。該檢測法所采用的基本測量原理和步驟如下：

第一步、在復雜的實際光照條件下，利用紅外主動光源和一些檢測識別算法(例如：Adaboost算法)輸出較為完整的紅外人臉圖像。

第二步、通過檢測識別算法定位上一步輸出的紅外人臉圖像中的人眼位置。

第三步、利用人眼狀態識別算法(例如：基于眼瞼曲率、基于水平投影及比例特征)檢測人眼的睜閉狀態。

第四步、根據上一步得出的人眼睜閉狀態統計得到如下參數：

(1)t1，其為眼睛完全睜開到閉合20％的時間；

(2)t2，其為眼睛完全睜開到閉合80％的時間；

(3)t3，其為眼睛完全睜開到下一次睜開20％的時間；

(4)t4，其為眼睛完全睜開到下一次睜開80％的時間。

第五步、根據PERCLOS算法和上一步得到的各個參數便可以計算出人眼的疲勞系數。

第六步、當疲勞系數大于預設的閾值時，便會輸出報警信號。

需要說明的是，該檢測法需要使用外源的紅外照明設備，以便減少在實際復雜的光照條件下可見光變化對于人臉識別的影響，從而提高系統的光照魯棒性，增強紅外人臉識別的效果。除此之外，從人眼狀態識別到PERCLOS計算疲勞系數，這些過程都需要在人臉識別的結果基礎上逐幀去進行運算，從而達到實時檢測疲勞狀態的目的。