[發明專利]一種用于人眼視線追蹤的高速CMOS圖像傳感器讀出方法有效

申請號：	201910048124.X	申請日：	2019-01-18
公開（公告）號：	CN109788219B	公開（公告）日：	2021-01-15
發明（設計）人：	高靜;衡佳偉;徐江濤;聶凱明;史再峰	申請（專利權）人：	天津大學
主分類號：	H04N5/378	分類號：	H04N5/378;H04N5/374
代理公司：	天津市三利專利商標代理有限公司 12107	代理人：	韓新城
地址：	300072***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于視線追蹤高速 cmos 圖像傳感器讀出方法
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【說明書】：

本發明公開一種用于人眼視線追蹤的高速CMOS圖像傳感器讀出方案，包括以下步驟：通過列并行處理單元對像素陣列每一列中所有像素輸出電平信號按順序分別進行Y向上的累加后，再通過累加器進行X向上的累加，得到瞳孔所對應的像素個數S以及瞳孔所對應像素的橫坐標值之和S_X與縱坐標值之和S_Y，分別通過橫坐標值之和S_X，與縱坐標值之和S_Y與像素個數S比值計算出瞳孔的中心坐標，從而根據該中心坐標確定視線方向。本發明具有以高幀頻追蹤視線的能力，并能在很小的延遲內產生視線計算結果，以進行實時的視線跟蹤。

技術領域

本發明涉及視線追蹤技術領域，特別是涉及一種用于人眼視線追蹤的高速 CMOS圖像傳感器讀出方案。

背景技術

視線追蹤就是追蹤眼睛的活動，通過檢測眼球運動了解視覺注意方向的技術。人眼視線追蹤被期望成為一種新型的人機交互方式，例如代替鼠標鍵盤進行計算機操作，另外視線追蹤廣泛應用于輔助駕駛、心理研究、虛擬現實和軍事等多個領域。

據報道眼球運動速度可達700度/秒，因此需要很高的幀頻才能捕獲，這對用于視線追蹤的圖像傳感器提出了很高的要求。然而對于傳統的圖像傳感器，其圖像掃描采集有較大的延遲且圖像處理耗時長，難以實現對人眼的實時追蹤。在傳統的基于圖像傳感器的視線追蹤系統中，有兩個因素限制了速度的提高，即讀取圖像的速度和計算處理圖像的速度。在大多數的視線追蹤系統中，幀頻大約為60幀每秒，這意味著，雖然可以確定眼球在高速的運動，但卻無法實時追蹤眼球的運動。有一些系統采用專用攝像頭以240幀每秒的速度記錄眼球運動過程和視線信息，然后利用計算機軟件完成圖像處理，這樣處理圖像采集到的視線信息耗時很長，輸出延遲過高導致系統無法實時捕捉跟蹤視線的運動。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種用于人眼視線追蹤的高速CMOS圖像傳感器讀出方案。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種用于人眼視線追蹤的高速CMOS圖像傳感器讀出方案，包括以下步驟：

通過列并行處理單元對對采用列并行處理結構的像素陣列每一列中所有像素輸出電平信號按順序分別進行Y向上的累加后，再通過累加器進行X向上的累加，得到瞳孔所對應的像素個數S以及瞳孔所對應像素的橫坐標值之和S_X與縱坐標值之和S_Y，分別通過橫坐標值之和S_X、縱坐標值之和S_Y與像素個數S比值計算出瞳孔的中心坐標，從而根據該中心坐標確定視線方向；

所述像素輸出電平信號是由比較器產生的高低電平信號，對應的像素在瞳孔區域內時輸出高電平信號，反之輸出低電平信號。

所述列并行處理單元為多個，每個所述的列并行處理單元分別對應處理所述像素陣列中一列像素，多個所述列并行處理單元順序連接，最后一列并行處理單元與累加器連接。

多個所述列并行處理單元均與列選擇器連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明的用于人眼視線追蹤的高速CMOS圖像傳感器讀出方案，該圖像傳感器采用列并行處理結構，具有以高幀頻追蹤視線的能力，并能在很小的延遲內產生視線計算結果，以進行實時的視線跟蹤。

附圖說明

圖1是列并行的CMOS圖像傳感器結構；

圖2是一列并行處理單元PE的結構示意圖；

圖3是圖像傳感器的工作時序示意圖；

圖4是人眼瞳孔的原始圖像；

具體實施方式

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