[发明专利]瞳孔追踪装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种互动系统，特别是关于一种使用至少一主动光源作为定位基准点的瞳孔追踪装置。

背景技术

互动式控制机制能够提供使用者更人性化的操控方式，因而已被广泛的应用于各式多媒体系统，尤其可应用于包含显示幕的图像显示系统。

使用能够获取图像的遥控器作为互动式人机介面为一种常用的手段，而且所述遥控器可被制作成各式道具，例如球棒、球拍、球杆等。另一种互动式人机介面则是不需使用任何手持装置来进行的，例如瞳孔追踪装置即可根据使用者视线方向的变化来进行互动式操作。

已知瞳孔追踪装置的问题在于容易受到环境光源的影响，例如图1显示人眼图像9的示意图，其包含瞳孔图像Ip和环境光源图像Io，当所述瞳孔图像Ip与所述环境光源图像Io相互重叠时，则可能出现无法正确定位所述瞳孔图像Ip的情形，因而无法正确进行瞳孔追踪。

有鉴于此，本发明还提出一种瞳孔追踪装置，其可排除环境光源的影响，借此提高瞳孔追踪的正确性。

发明内容

本发明的目的在提供一种瞳孔追踪装置，其利用至少一主动光源朝眼球发光形成定位基准点。

本发明另一目的在提供一种适用于头戴式配件的瞳孔追踪装置。

本发明提供一种瞳孔追踪装置，包含主动光源、图像传感器和控制处理单元。所述主动光源轮流以第一亮度和第二亮度朝眼球发光。所述图像传感器获取相对所述第一亮度的第一亮度图像和相对所述第二亮度的第二亮度图像。所述控制处理单元用以将所述第一亮度图像和所述第二亮度图像中相对位置的最亮区域识别为主动光源图像。

本发明还提供一种瞳孔追踪装置，包含主动光源、图像传感器和控制处理单元。所述主动光源轮流以第一亮度和第二亮度朝眼球发光。所述图像传感器获取相对所述第一亮度的第一亮度图像和相对所述第二亮度的第二亮度图像。所述控制处理单元用以计算所述第一亮度图像和所述第二亮度图像的差分图像并将所述差分图像中最暗区域识别为主动光源图像。

一实施例中，所述控制处理单元根据所述第一亮度图像或所述第二亮度图像识别瞳孔位置；其中，当所述第一亮度高于所述第二亮度时，所述控制处理单元将所述第一亮度图像中最低灰阶值周围灰阶值介于灰阶值范围的多个像素识别为瞳孔区域，并计算所述瞳孔区域的重心或中心以作为所述瞳孔位置。

一实施例中，瞳孔追踪装置另包含存储单元用以存储所述主动光源图像与所述瞳孔位置相关的瞳孔坐标信息。所述控制处理单元可根据所述瞳孔坐标信息计算目前瞳孔坐标。

一实施例中，所述第一亮度图像和所述第二亮度图像可通过改变所述图像传感器的曝光时间和/或电路增益来实现，并不一定要改变所述主动光源的亮度。

本发明还提供一种瞳孔追踪装置，该装置包含至少两个主动光源、一图像传感器和一控制处理单元。所述至少两主动光源轮流发光以照明眼球。所述图像传感器获取相对不同的所述主动光源点亮的第一图像帧和第二图像帧。所述控制处理单元用以计算所述第一图像帧和所述第二图像帧的差分图像并将所述差分图像中最暗区域和最亮区域识别为主动光源图像。

一实施例中，所述控制处理单元还根据所述第一图像帧识别第一瞳孔区域并根据所述第二图像帧识别第二瞳孔区域；并将所述第一瞳孔区域和所述第二瞳孔区域的联集区域定义为输出瞳孔区域。

一实施例中，所述瞳孔追踪装置包含四个主动光源，所述控制处理单元识别所述差分图像中四个主动光源图像并分别计算相对所述四个主动光源图像的定位坐标。所述控制处理单元则可根据所述四个定位坐标计算所述眼球的眼球中心。

一实施例中，所述控制处理单元还根据所述第一图像帧和所述第二图像帧识别输出瞳孔区域，并将所述眼球中心与所述输出瞳孔区域的连线方向定义为视线方向。

本发明实施例的瞳孔追踪装置中，所述主动光源图像是指所述主动光源在角膜（Cornea）上的反射图像。

本发明实施例的瞳孔追踪装置中，所述主动光源图像是用作为瞳孔追踪的定位基准点，故瞳孔追踪装置较佳设置于头戴式配件上，以固定所述眼球中所述主动光源图像的位置。

本发明实施例的瞳孔追踪装置中，通过正确的识别主动光源图像的位置以作为定位基准点并通过计算差分图像以消除环境光源的影响，可有效提高瞳孔追踪的精确度。

附图说明

图1显示人眼图像的示意图；

图2A显示本发明实施例的瞳孔追踪装置的方块示意图。

图2B显示本发明实施例的瞳孔追踪装置中，瞳孔坐标信息的示意图；

图3A显示本发明一实施例的瞳孔追踪装置的运作示意图；