頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其包括第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一及第二環(huán)境圖像獲取裝置、固定裝置以及圖像辨別系統(tǒng)。第一光源適于照亮使用者的第一眼。第一瞳孔圖像獲取裝置適于獲取來自第一眼中的第一瞳孔圖像。第一、第二環(huán)境圖像獲取裝置分別適于獲取使用者前方的第一、第二環(huán)境圖像。配置于使用者的頭上的固定裝置將第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一及第二環(huán)境圖像獲取裝置固定于使用者的頭上。圖像辨別系統(tǒng)適于將第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)。
【專利說明】頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)，有關(guān)于一種人眼追蹤系統(tǒng)，特別是有關(guān)于一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前人眼追蹤技術(shù)主要可區(qū)分為與人眼接觸的接觸式人眼追蹤技術(shù)以及未與人眼接觸的非接觸式人眼追蹤技術(shù)。接觸式人眼追蹤技術(shù)主要包括搜尋線圈法(SearchCoil, SC)及眼電圖法(Electro-OculoGraphy, E0G),而非接觸式人眼追蹤技術(shù)主要可區(qū)分為免頭戴式(Free-head)或頭戴式(Head_mount)人眼追蹤技術(shù)。
[0003]在接觸式人眼追蹤技術(shù)方面，以搜尋線圈法為例，使用者須配戴具有感應(yīng)線圈的隱形眼鏡(contact lenses) 0當(dāng)使用者轉(zhuǎn)動(dòng)眼球進(jìn)而帶動(dòng)鏡片時(shí)，感應(yīng)線圈會(huì)因?yàn)榇磐孔兓a(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)大小即代表眼球偏轉(zhuǎn)的角度。至于眼電圖法，則是在人眼周圍貼附多個(gè)電極，并利用這些電極檢測(cè)眼球轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的電壓差來判斷眼球偏轉(zhuǎn)的角度。接觸式人眼追蹤技術(shù)的缺點(diǎn)是異物的接觸容易帶來人眼強(qiáng)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(hào)干擾。
[0004]在免頭戴式人眼追蹤技術(shù)方面，國內(nèi)外發(fā)展出屏幕搭配雙圖像獲取裝置的眼部追蹤器(Eye trackers) 0然而，現(xiàn)有的免頭戴式人眼追蹤技術(shù)仍須克服使用者頭部移動(dòng)造成誤差的問題。此外，免頭戴式人眼追蹤技術(shù)尚有運(yùn)算復(fù)雜及造價(jià)昂貴等問題。
[0005]相較之下，頭戴式人眼追蹤技術(shù)將圖像獲取裝置與光源架設(shè)在使用者頭上，利用圖像獲取裝置獲取的瞳孔圖像推測(cè)注視位置，可排除使用者頭部移動(dòng)造成的誤差。因此，頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)能夠被廣泛地應(yīng)用于生醫(yī)、醫(yī)療、交通及娛樂的產(chǎn)業(yè)中。然而，現(xiàn)有的頭戴式人眼追蹤技術(shù)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(xiàn)誤判的情況發(fā)生。此外，現(xiàn)有的頭戴式人眼追蹤技術(shù)普遍有視線受到頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)所遮蔽，而造成使用上不便的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其可改善誤判的情況以及視線受遮蔽等問題。
[0007]本發(fā)明的一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其包括第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環(huán)境圖像獲取裝置、第二環(huán)境圖像獲取裝置、固定裝置以及圖像辨別系統(tǒng)。第一光源發(fā)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(huán)境圖像獲取裝置適于獲取使用者前方的第一環(huán)境圖像。第二環(huán)境圖像獲取裝置適于獲取使用者前方的第二環(huán)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(huán)境圖像獲取裝置以及第二環(huán)境圖像獲取裝置固定于使用者的頭上。圖像辨別系統(tǒng)適于將第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)，以辨別出使用者注視的位置。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一光源選自于不可見光光源。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的不可見光光源選自于紅外線發(fā)光二極管(Infrared Light Emitting D1de, IR LED)、紫外線發(fā)光二極管(Ultrav1let LightEmitting D1de, UV LED)或激光。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環(huán)境圖像獲取裝置以及第二環(huán)境圖像獲取裝置分別選自于電荷稱合元件(Charge Coupled Device, CCD)、互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)兀件或紅外線攝影機(jī)(IR camera)。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環(huán)境圖像獲取裝置以及第二環(huán)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。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)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(gè)鏡片。鏡架包括兩個(gè)鏡框部、第一連接部、兩個(gè)第二連接部以及兩個(gè)耳掛部，其中第一連接部連接兩個(gè)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(huán)境圖像獲取裝置以及第二環(huán)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。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)更包括第二光源以及第二瞳孔圖像獲取裝置。第二光源發(fā)出第二光束以照亮使用者的第二眼。第二瞳孔圖像獲取裝置配置在來自第二眼所反射的第二光束的傳遞路徑上，以獲取來自第二眼的第二瞳孔圖像，其中第二光源以及第二瞳孔圖像獲取裝置配置于固定裝置上，圖像辨別系統(tǒng)適于將第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者與第二瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)更包括數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)以及傳輸器件。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)適于儲(chǔ)存第一瞳孔圖像、第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像，或者適于儲(chǔ)存圖像辨別系統(tǒng)所辨別出的使用者所注視的位置。圖像辨別系統(tǒng)所辨別出的使用者所注視的位置或是第一瞳孔圖像、第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像透過傳輸器件而傳遞至數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)。
[0015]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環(huán)境圖像獲取裝置以及第二環(huán)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20度以上且180度以下，且垂直視角為20度以上且180度以下。
[0016]基于上述，本發(fā)明的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)透過配置環(huán)境圖像獲取裝置以及瞳孔圖像獲取裝置去獲取使用者前方的環(huán)境圖像以及人眼的瞳孔圖像，并透過將環(huán)境圖像與瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)(mapping)，來降低誤判的情況。此外，透過設(shè)置兩個(gè)環(huán)境圖像獲取裝置，本發(fā)明的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)可進(jìn)一步取得環(huán)境中的物體與使用者間的距離資訊(即物體的遠(yuǎn)近)，進(jìn)而提升判別的精準(zhǔn)度。另外，本發(fā)明的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)將光源以及圖像獲取裝置固定于使用者的眼睛的周圍取代配置于使用者的前方，來改善視線受遮蔽的問題。
[0017]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖作詳細(xì)說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)的側(cè)視示意圖；
[0019]圖2是依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)的俯視示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:
[0021 ]100>200:頭戴式人眼追S示系統(tǒng)；
[0022]110:第一光源；
[0023]120:第一瞳孔圖像獲取裝置；
[0024]130:第一環(huán)境圖像獲取裝置；
[0025]140:第二環(huán)境圖像獲取裝置；
[0026]150:固定裝置；
[0027]152:鏡架；
[0028]1521、1522:鏡框部；
[0029]1523:第一連接部；
[0030]1524、1525:第二連接部；
[0031]1526、1527:耳掛部；
[0032]154a、154b:鏡片；
[0033]160:圖像辨別系統(tǒng)；
[0034]170:數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)；
[0035]180:傳輸器件；
[0036]210:第二光源；
[0037]220:第二瞳孔圖像獲取裝置；
[0038]El:第一眼；
[0039]E2:第二眼；
[0040]L11、L12、L13:第一光束；
[0041]L21、L22、L23:第二光束；
[0042]S1、S2:表面。

【具體實(shí)施方式】
[0043]圖1是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)的側(cè)視示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100包括第一光源110、第一瞳孔圖像獲取裝置120、第一環(huán)境圖像獲取裝置130、第二環(huán)境圖像獲取裝置140、固定裝置150以及圖像辨別系統(tǒng)160，其中固定裝置150適于配置在使用者(未繪示)的頭上，以將第一光源110、第一瞳孔圖像獲取裝置120、第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140固定于使用者的頭上。
[0044]固定裝置150可以是眼鏡、頭巾、帽子或頭套等適于將上述器件固定于頭上且適于自頭上取下的物品，以具有較佳的靈活性及便利性。在本實(shí)施例中，固定裝置150以眼鏡進(jìn)行說明。具體地，本實(shí)施例的眼鏡例如包括鏡架152以及固定于鏡架中的兩個(gè)鏡片154a、154b。進(jìn)一步而言，鏡架152包括兩個(gè)鏡框部1521、1522、第一連接部1523、兩個(gè)第二連接部1524,1525以及兩個(gè)耳掛部1526、1527，其中第一連接部1523連接兩個(gè)鏡框部1521、1522，各第二連接部1524、1525連接相鄰的耳掛部1526、1527與鏡框部1521、1522。具體地，第二連接部1524連接相鄰的耳掛部1526與鏡框部1521，而第二連接部1525連接相鄰的耳掛部1527與鏡框部1522。并且，這些鏡片154a、154b位于這些鏡框部1521、1522中。
[0045]在本實(shí)施例中，第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140例如是配置于第一連接部1523上，且第一瞳孔圖像獲取裝置120例如是配置于鄰近第一眼El的耳掛部1527上，而第一光源110例如是配置于第一連接部1523上與第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140相對(duì)的表面。然而，第一光源110、第一瞳孔圖像獲取裝置120、第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140的配置關(guān)系可視設(shè)計(jì)需求而定。舉例而言，在其他實(shí)施例中，第一光源110也可配置于鄰近第一眼El的第二連接部1525上，或者是配置于鄰近第一眼El的耳掛部1527上。也就是，第一光源110可配置于第一連接部1523、鄰近第一眼El的第二連接部1525以及鄰近第一眼El的耳掛部1527的其中一者上。
[0046]第一光源110適于照亮使用者的第一眼E1，以使第一瞳孔圖像獲取裝置120獲取來自第一眼El中的第一瞳孔圖像。具體地，第一光源110的設(shè)置能夠降低外界光線的強(qiáng)度對(duì)于第一瞳孔圖像獲取裝置120獲取第一瞳孔圖像的影響。通過第一光源110發(fā)出第一光束Lll以照亮使用者的第一眼E1，第一瞳孔圖像獲取裝置120能夠在外界光線不足的情況下(例如陰天、晚上或是電影院中等)獲取來自第一眼El中的第一瞳孔圖像。
[0047]第一光源110可以選自于可見光光源或不可見光光源，其中可見光光源例如是選自于波長在可見光范圍下(例如是波長在400奈米以上且700奈米以下)的發(fā)光二極管，而不可見光光源例如是選自于紅外線發(fā)光二極管、紫外線發(fā)光二極管或低功率的激光。特別是選用不可見光光源作為第一光源110時(shí)，可降低人眼對(duì)于第一光源110所發(fā)出的第一光束Lll的可視性。并且，在第一光源110采用紅外線發(fā)光二極管時(shí)，透過在鏡片154b鄰近使用者的表面上形成紅外線濾鏡(IR filter)，可進(jìn)一步提升第一瞳孔圖像獲取裝置120所接收到的第一瞳孔圖像的對(duì)比度。
[0048]第一瞳孔圖像獲取裝置120適于獲取來自第一眼El中的第一瞳孔圖像，且其例如是配置在能夠直接或間接獲取第一瞳孔圖像的位置。舉例而言，第一瞳孔圖像獲取裝置120可以配置于第二連接部1525或第一連接部1523上，且面向第一眼E1。或者，如圖1所示、第一瞳孔圖像獲取裝置120也可配置在來自第一眼El所反射的第一光束L12的傳遞路徑上，以獲取來自第一眼El中的第一瞳孔圖像。在本實(shí)施例中，來自第一眼El所反射的第一光束L12例如是經(jīng)由鏡片154b的至少一次反射而傳遞至第一瞳孔圖像獲取裝置120中。也就是，第一瞳孔圖像獲取裝置120例如是配置在經(jīng)由鏡片154b反射后的第一光束L13的傳遞路徑上。由于本實(shí)施例將第一瞳孔圖像獲取裝置120固定于使用者的第一眼El的周圍(如耳掛部1527上)取代配置于使用者的前方，因此本實(shí)施例能夠改善視線受遮蔽的問題。此外，透過使第一瞳孔圖像經(jīng)由鏡片154b的反射而傳遞至第一瞳孔圖像獲取裝置120中，本實(shí)施例可降低第一瞳孔圖像斜向入射至第一瞳孔圖像獲取裝置120的角度，進(jìn)而可降低校正誤差，并提升解析度。
[0049]第一瞳孔圖像獲取裝置120可選自于電荷耦合元件、互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體元件或紅外線攝影機(jī)，其中第一瞳孔圖像獲取裝置120具有水平視角以及垂直視角。由于人眼的視野相當(dāng)寬廣，因此為準(zhǔn)確取得第一眼El中的第一瞳孔圖像，本實(shí)施例的第一瞳孔圖像獲取裝置120的水平視角為20度以上且180度以下，且垂直視角為20度以上且180度以下。在一較佳的實(shí)施例中，第一瞳孔圖像獲取裝置120的水平視角為40度以上且180度以下，且垂直視角為55度以上且180度以下。
[0050]第一環(huán)境圖像獲取裝置130適于獲取使用者前方的第一環(huán)境圖像，而第二環(huán)境圖像獲取裝置140適于獲取使用者前方的第二環(huán)境圖像。舉例而言，第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140可分別選自于電荷耦合元件、互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體元件或紅外線攝影機(jī)。
[0051]在本實(shí)施例中，第一環(huán)境圖像不同于第二環(huán)境圖像。具體地，第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像例如是分別由第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140同步獲取的使用者前方的環(huán)境圖像。然而，透過調(diào)變第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140的配置關(guān)系，第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像雖為拍攝相同物體的圖像畫面，但兩者具有視角上的差異。藉此，本實(shí)施例可透過圖像處理而取得使用者前方的物體的距離資訊(即物體距離使用者的遠(yuǎn)近)，進(jìn)而提升判別使用者的注視位置的精準(zhǔn)度。
[0052]第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140分別具有水平視角以及垂直視角。為了使第一環(huán)境圖像獲取裝置130所獲取的第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140所獲取的第二環(huán)境圖像較佳地與第一瞳孔圖像映對(duì)，第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140的水平視角較佳為20度以上且180度以下，且垂直視角較佳為20度以上且180度以下。在一較佳的實(shí)施例中，第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140的水平視角為40度以上且180度以下，且垂直視角為55度以上且180度以下。
[0053]在本實(shí)施例中，第一瞳孔圖像、第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像可以是透過有線或無線傳輸?shù)姆绞椒謩e傳遞至圖像辨別系統(tǒng)160。圖像辨別系統(tǒng)160適于將第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)，以辨別出使用者注視的位置，其中圖像辨別系統(tǒng)160可以是嵌入式系統(tǒng)，如整合至行動(dòng)裝置中的芯片?；蛘?，圖像辨別系統(tǒng)160也可以是獨(dú)立出來藉由操作操作系統(tǒng)來辨別出使用者注視的位置。
[0054]另外，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100可進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170以及傳輸器件180，其中數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170適于儲(chǔ)存第一瞳孔圖像、第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像，或者適于儲(chǔ)存圖像辨別系統(tǒng)160所辨別出的使用者所注視的位置。舉例而言，當(dāng)圖像辨別系統(tǒng)160采用嵌入式系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170可整合于嵌入式系統(tǒng)中，且可僅儲(chǔ)存圖像辨別系統(tǒng)160所辨別出的使用者所注視的位置，以節(jié)省數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170的儲(chǔ)存空間?；蛘撸瑪?shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170可以為云端硬盤、隨身碟或硬碟，且上述的圖像辨別系統(tǒng)160所辨別出的使用者所注視的位置或第一瞳孔圖像、第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像可通過傳輸器件180 (例如是無線或有線的傳輸器件)而傳遞至數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170。換言之，傳輸器件180可以視數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170的型態(tài)而為無線或有線的傳輸器件。舉例而言，無線的傳輸器件例如是藍(lán)牙傳輸。
[0055]本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100利用非侵入式(即頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100不與人眼直接接觸)的方法對(duì)眼睛(第一眼El)進(jìn)行追蹤，并且結(jié)合兩個(gè)對(duì)外的第一以及第二環(huán)境圖像獲取裝置130、140來獲取使用者前方的環(huán)境圖像，再利用圖像辨別系統(tǒng)160將第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)，從而辨別出的使用者所注視的位置。由于本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100可改善誤判以及視線受遮蔽的情況，且可透過取得環(huán)境中的物體與使用者間的距離資訊(即物體的遠(yuǎn)近)，來提升判別的精準(zhǔn)度，因此本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100可具有廣大的應(yīng)用范疇。舉例而言，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100若結(jié)合于電腦鼠標(biāo)操控則可提供殘疾人士或是雙手不方便者一種便利的眼動(dòng)追蹤控制系統(tǒng)。另一方面，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100也可透過辨別人眼軌跡去客觀地分析消費(fèi)者的心理以及市場(chǎng)走向，或者是用于行車警告。再者，透過結(jié)合腦波量測(cè)，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100可進(jìn)一步判斷使用者的身體、心理疾病對(duì)于人眼軌跡或?qū)Ｗ⒘Φ挠绊憽?br> [0056]須說明的是，上述實(shí)施例雖僅將環(huán)境圖像與單眼的瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)，但本發(fā)明不限于此。以下將以圖2說明環(huán)境圖像與雙眼的瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)的實(shí)施型態(tài)。
[0057]圖2是依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)的俯視示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200與圖1中的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)100具有相似的器件、功效以及應(yīng)用范疇。主要差異在于本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200更包括第二光源210以及第二瞳孔圖像獲取裝置220。此外，第二光源210以及第二瞳孔圖像獲取裝置220配置于固定裝置150上。在本實(shí)施例中，固定裝置150將第二光源210以及第二瞳孔圖像獲取裝置220配置于第二眼E2的周圍，但本發(fā)明不限于此。
[0058]在本實(shí)施例中，第二光源210例如是配置于第一連接部1523上，且第二瞳孔圖像獲取裝置220例如是配置于耳掛部1526上，但本發(fā)明不限于此。在其他實(shí)施例中，第一光源110、第二光源210、第一瞳孔圖像獲取裝置120、第二瞳孔圖像獲取裝置220、第一環(huán)境圖像獲取裝置130以及第二環(huán)境圖像獲取裝置140可視設(shè)計(jì)需求而定。舉例而言，第二光源210可配置于第一連接部1523、鄰近第二眼E2的第二連接部1524以及鄰近第二眼E2的耳掛部1526的其中一者上。并且，第二光源210與第一光源110可以是對(duì)稱地或非對(duì)稱地配置在固定裝置150上，第一瞳孔圖像獲取裝置120與第二瞳孔圖像獲取裝置220可以對(duì)稱地或非對(duì)稱地配置在固定裝置150上，且第一環(huán)境圖像獲取裝置130與第二環(huán)境圖像獲取裝置140也可對(duì)稱地或非對(duì)稱地配置在固定裝置150上。
[0059]第二光源210發(fā)出第二光束L21以照亮使用者的第二眼E2。第二光源210可以選自于可見光光源或不可見光光源。特別是選用不可見光光源作為第二光源210時(shí)，可降低人眼對(duì)于第二光源210所發(fā)出的第二光束L21的可視性。并且，在第二光源210與第一光源110同樣采用紅外線發(fā)光二極管時(shí)，透過在鏡片154a、154b鄰近使用者的表面S1、S2上形成紅外線濾鏡，可進(jìn)一步提升第一瞳孔圖像以及第二瞳孔圖像的對(duì)比度。
[0060]第二瞳孔圖像獲取裝置220適于獲取來自第二眼E2的第二瞳孔圖像，且其例如是配置在能夠直接或間接獲取第二瞳孔圖像的位置。舉例而言，第二瞳孔圖像獲取裝置220可以配置于第二連接部1524或第一連接部1523上，且面向第二眼E2?；蛘?，如圖2所示、第二瞳孔圖像獲取裝置220也可配置在來自第二眼E2所反射的第二光束L22的傳遞路徑上，以獲取來自第二眼E2的第二瞳孔圖像。在本實(shí)施例中，來自第二眼E2所反射的第二光束L22例如是經(jīng)由鏡片154a的至少一次反射而傳遞至第二瞳孔圖像獲取裝置220中。也就是，第二瞳孔圖像獲取裝置22例如是配置在經(jīng)由鏡片154a反射后的第二光束L23的傳遞路徑上。由于本實(shí)施例將第二瞳孔圖像獲取裝置220固定于使用者的第二眼E2的周圍(如耳掛部1526上)取代配置于使用者的前方，因此本能夠改善視線受遮蔽的問題。此外，透過使第二瞳孔圖像經(jīng)由鏡片154a的反射而傳遞至第二瞳孔圖像獲取裝置220中，本實(shí)施例可降低第二瞳孔圖像斜向入射至第二瞳孔圖像獲取裝置220的角度，進(jìn)而可降低校正誤差，并提升解析度。
[0061]第二瞳孔圖像獲取裝置220可選自于電荷耦合元件、互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體元件或紅外線攝影機(jī)，其中第二瞳孔圖像獲取裝置220具有水平視角以及垂直視角。由于人眼的視野相當(dāng)寬廣，因此為準(zhǔn)確取得第二眼E2中的第二瞳孔圖像，本實(shí)施例的第二瞳孔圖像獲取裝置220的水平視角為40度以上且180以下，且垂直視角為55度以上且180以下。
[0062]在本實(shí)施例中，第二瞳孔圖像可以是透過有線或無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f至圖像辨別系統(tǒng)160。此外，圖像辨別系統(tǒng)160適于將第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者與第二瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)以辨別出使用者注視的位置。具體地，第一瞳孔圖像以及第二瞳孔圖像可以與第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者進(jìn)行映對(duì)。
[0063]另外，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200也可進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170以及傳輸器件180，其中傳輸器件180可將第一瞳孔圖像、第二瞳孔圖像、第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像或是將映對(duì)后所辨別出使用者注視的位置傳遞至數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)170中，而傳遞的方法以及各器件的應(yīng)用可參閱上述對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，于此便不再贅述。
[0064]本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200利用非侵入式(即頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200不與人眼直接接觸)的方法對(duì)眼睛(第一眼El以及第二眼E2)進(jìn)行追蹤，并且結(jié)合兩個(gè)對(duì)外的第一以及第二環(huán)境圖像獲取裝置130、140來獲取使用者前方的環(huán)境圖像，再利用圖像辨別系統(tǒng)160將第一環(huán)境圖像以及第二環(huán)境圖像其中至少一者與第一以及第二瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)，從而辨別出的使用者所注視的位置。由于本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200可改善誤判以及視線受遮蔽的情況，且可透過取得環(huán)境中的物體與使用者間的距離信息(即物體的遠(yuǎn)近)，來提升判別的精準(zhǔn)度，因此本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200可具有廣大的應(yīng)用范疇。舉例而言，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200若結(jié)合于電腦鼠標(biāo)操控則可提供殘疾人士或是雙手不方便者一種便利的眼動(dòng)追蹤控制系統(tǒng)。另一方面，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200還可透過辨別人眼軌跡去客觀地分析消費(fèi)者的心理以及市場(chǎng)走向，或者是用于行車警告。再者，透過結(jié)合腦波量測(cè)，本實(shí)施例的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)200可進(jìn)一步判斷使用者的身體、心理疾病對(duì)于人眼軌跡或?qū)Ｗ⒘Φ挠绊憽?br> [0065]綜上所述，本發(fā)明的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)透過配置環(huán)境圖像獲取裝置以及瞳孔圖像獲取裝置去獲取使用者前方的環(huán)境圖像以及人眼的瞳孔圖像，并透過將環(huán)境圖像與瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)，來降低誤判的情況。此外，透過設(shè)置兩個(gè)環(huán)境圖像獲取裝置，本發(fā)明的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)可進(jìn)一步取得環(huán)境中的物體與使用者間的距離信息(即物體的遠(yuǎn)近)，進(jìn)而提升判別的精準(zhǔn)度。另外，本發(fā)明的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)將光源以及圖像獲取裝置固定于使用者的眼睛的周圍取代配置于使用者的前方，來改善視線受遮蔽的問題。
[0066]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一光源，發(fā)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，配置在來自該第一眼所反射的該第一光束的傳遞路徑上，以獲取來自該第一眼的第一瞳孔圖像； 第一環(huán)境圖像獲取裝置，適于獲取該使用者前方的第一環(huán)境圖像； 第二環(huán)境圖像獲取裝置，適于獲取該使用者前方的第二環(huán)境圖像； 固定裝置，配置于該使用者的頭上，以將該第一光源、該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環(huán)境圖像獲取裝置以及該第二環(huán)境圖像獲取裝置固定于該使用者的頭上；以及 圖像辨別系統(tǒng)，適于將該第一環(huán)境圖像以及該第二環(huán)境圖像其中至少一者與該第一瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)，以辨別出該使用者注視的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，該第一光源選自于不可見光光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，該不可見光光源選自于紅外線發(fā)光二極管、紫外線發(fā)光二極管或激光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環(huán)境圖像獲取裝置以及該第二環(huán)境圖像獲取裝置分別選自于電荷耦合元件、互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體元件或紅外線攝影機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環(huán)境圖像獲取裝置以及該第二環(huán)境圖像獲取裝置分別具有一水平視角以及一垂直視角，該水平視角為40度以上180度以下，且該垂直視角為55度以上180度以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，該固定裝置為眼鏡，該眼鏡包括鏡架以及固定于該鏡架中的兩個(gè)鏡片，該鏡架包括兩個(gè)鏡框部、第一連接部、兩個(gè)第二連接部以及兩個(gè)耳掛部，其中該第一連接部連接兩個(gè)鏡框部，各該第二連接部連接相鄰的該耳掛部與該鏡框部，且該些鏡片位于該些鏡框部中，該第一環(huán)境圖像獲取裝置以及該第二環(huán)境圖像獲取裝置配置于該第一連接部上，且該第一瞳孔圖像獲取裝置配置于鄰近該第一眼的該耳掛部上，而該第一光源配置于該第一連接部、鄰近該第一眼的該第二連接部以及鄰近該第一眼的該耳掛部的其中一者上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 第二光源，發(fā)出第二光束以照亮該使用者的第二眼；以及 第二瞳孔圖像獲取裝置，配置在來自該第二眼所反射的該第二光束的傳遞路徑上，以獲取來自該第二眼的第二瞳孔圖像，其中該第二光源以及該第二瞳孔圖像獲取裝置配置于該該固定裝置上，該圖像辨別系統(tǒng)適于將該第一環(huán)境圖像以及該第二環(huán)境圖像其中至少一者與該第二瞳孔圖像進(jìn)行映對(duì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)，適于儲(chǔ)存該第一瞳孔圖像、該第一環(huán)境圖像以及該第二環(huán)境圖像，或者適于儲(chǔ)存該圖像辨別系統(tǒng)所辨別出的該使用者所注視的位置；以及 傳輸器件，其中該圖像辨別系統(tǒng)所辨別出的該使用者所注視的位置或是該第一瞳孔圖像、該第一環(huán)境圖像以及該第二環(huán)境圖像透過該傳輸器件而傳遞至該數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統(tǒng)，其特征在于，該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環(huán)境圖像獲取裝置以及該第二環(huán)境圖像獲取裝置分別具有一水平視角以及一垂直視角，該水平視角為20度以上180度以下，且該垂直視角為20度以上180度以下。
【文檔編號(hào)】A61B3/10GK104337496SQ201310597597
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】歐陽盟, 邱俊誠, 黃庭緯, 胡俊誠, 莊竣崴 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人交大思源基金會(huì)