[发明专利]一种用于人眼视线追踪的高速CMOS图像传感器读出方法

说明书

本发明公开一种用于人眼视线追踪的高速CMOS图像传感器读出方案，包括以下步骤：通过列并行处理单元对像素阵列每一列中所有像素输出电平信号按顺序分别进行Y向上的累加后，再通过累加器进行X向上的累加，得到瞳孔所对应的像素个数S以及瞳孔所对应像素的横坐标值之和S_X与纵坐标值之和S_Y，分别通过横坐标值之和S_X，与纵坐标值之和S_Y与像素个数S比值计算出瞳孔的中心坐标，从而根据该中心坐标确定视线方向。本发明具有以高帧频追踪视线的能力，并能在很小的延迟内产生视线计算结果，以进行实时的视线跟踪。

技术领域

本发明涉及视线追踪技术领域，特别是涉及一种用于人眼视线追踪的高速 CMOS图像传感器读出方案。

背景技术

视线追踪就是追踪眼睛的活动，通过检测眼球运动了解视觉注意方向的技术。人眼视线追踪被期望成为一种新型的人机交互方式，例如代替鼠标键盘进行计算机操作，另外视线追踪广泛应用于辅助驾驶、心理研究、虚拟现实和军事等多个领域。

据报道眼球运动速度可达700度/秒，因此需要很高的帧频才能捕获，这对用于视线追踪的图像传感器提出了很高的要求。然而对于传统的图像传感器，其图像扫描采集有较大的延迟且图像处理耗时长，难以实现对人眼的实时追踪。在传统的基于图像传感器的视线追踪系统中，有两个因素限制了速度的提高，即读取图像的速度和计算处理图像的速度。在大多数的视线追踪系统中，帧频大约为60帧每秒，这意味着，虽然可以确定眼球在高速的运动，但却无法实时追踪眼球的运动。有一些系统采用专用摄像头以240帧每秒的速度记录眼球运动过程和视线信息，然后利用计算机软件完成图像处理，这样处理图像采集到的视线信息耗时很长，输出延迟过高导致系统无法实时捕捉跟踪视线的运动。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种用于人眼视线追踪的高速CMOS图像传感器读出方案。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种用于人眼视线追踪的高速CMOS图像传感器读出方案，包括以下步骤：

通过列并行处理单元对对采用列并行处理结构的像素阵列每一列中所有像素输出电平信号按顺序分别进行Y向上的累加后，再通过累加器进行X向上的累加，得到瞳孔所对应的像素个数S以及瞳孔所对应像素的横坐标值之和S_X与纵坐标值之和S_Y，分别通过横坐标值之和S_X、纵坐标值之和S_Y与像素个数S比值计算出瞳孔的中心坐标，从而根据该中心坐标确定视线方向；

所述像素输出电平信号是由比较器产生的高低电平信号，对应的像素在瞳孔区域内时输出高电平信号，反之输出低电平信号。

所述列并行处理单元为多个，每个所述的列并行处理单元分别对应处理所述像素阵列中一列像素，多个所述列并行处理单元顺序连接，最后一列并行处理单元与累加器连接。

多个所述列并行处理单元均与列选择器连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的用于人眼视线追踪的高速CMOS图像传感器读出方案，该图像传感器采用列并行处理结构，具有以高帧频追踪视线的能力，并能在很小的延迟内产生视线计算结果，以进行实时的视线跟踪。

附图说明

图1是列并行的CMOS图像传感器结构；

图2是一列并行处理单元PE的结构示意图；

图3是图像传感器的工作时序示意图；

图4是人眼瞳孔的原始图像；

具体实施方式