[发明专利]用于自动瞳孔检测的方法和系统

说明书

描述了检测对象头部上瞳孔位置的系统和方法。当相机和光源位于对象头部前方时，使得相机捕获表示对象头部的正面部分的图像数据。从图像数据检测对象的面部。从所检测到的面部识别最多两只眼睛。检测光源在每只所识别的眼睛上的反射。基于所检测到的光源反射在所识别的眼睛上的位置来估计每只所识别的眼睛的瞳孔位置。可以根据所估计的瞳孔位置来确定瞳孔间距离、左瞳孔距离和右瞳孔距离中的一个或多个。

背景技术

对于将眼镜变成可穿戴电子设备有很大兴趣。这些可穿戴电子设备的各种组合包括带有集成相机的眼镜(例如Snap Inc.的SPECTACLES)、带有集成音频的眼镜(例如BOSEFRAMESALTO音频太阳镜)和带有集成显示器的眼镜(例如North Inc.的FOCALS和VUZIX刀片)。这些可穿戴电子设备一般被统称为智能眼镜。但是，这些设备的复杂性可以在很大程度上因设备支持的特征而异。提供显示器的智能眼镜可以被称为可穿戴平视显示器(WHUD)，以区别于不提供显示器的智能眼镜。

一类WHUD是虚拟视网膜显示器，其中投影仪将光栅扫描绘制到用户(即佩戴WHUD的人)的眼睛上。WHUD包括支撑框架，其具有眼镜架的外观。支撑框架容纳两个镜片。投影仪安装在支撑框架的镜腿中，集成在其中一个镜片中的光学组合器接收来自投影仪的光线并将其重新引导到眼睛。光学组合器可以是自由空间组合器，例如全息组合器或基板引导组合器，例如具有输入和输出耦合器的波导或光导组合器。WHUD具有眼框，其限定用户可以看到显示内容的眼睛位置范围。眼框可由单个出瞳或多个出瞳限定，这取决于形成(多个)出瞳的光学组合器的配置。通常，当用户的眼睛位于眼框之内时，或者当眼睛的瞳孔与至少一个出瞳对齐时，用户将能够看到所有显示内容。相反，当用户的眼睛位于眼框之外时，用户将无法看到至少一部分显示内容。

与普通眼镜一样，WHUD包括需要调整尺寸并调整到头部的支撑框架(或多个框架)以及需要安装到支撑框架的镜片，其中镜片可能带有处方，也可能不带。与普通眼镜不同，WHUD具有关于眼睛与眼框的对齐以及光学组合器在镜片上的放置的额外要求。光学组合器必须放置在镜片上并且通过以下方式相对于支撑框架放置：当支撑框架被安装在用户头部时确保用户能够看到显示内容，并且该放置必须为每只用户定制。一般地调整WHUD或任何眼镜尺寸的关键测量值之一是瞳间距(IPD)(也称为瞳距(PD))。IPD是瞳孔中心之间的距离，通常以毫米为单位。与IPD相关的其他测量值是左瞳距离(LPD)和右瞳距离(RPD)。LPD是左瞳孔中心到鼻梁中心的距离，并且右瞳距(RPD)是右瞳孔中心到鼻梁中心的距离。如果眼睛关于鼻梁中心完全对称并且直视前方或无限远，LPD应等于RPD，而RPD应等于IPD的一半。在带处方的普通眼镜和带处方的WHUD中，使用IPD来确定镜片的光学中心应该在哪里。此外，在WHUD中，IPD(或IPD与LPD或RPD一起)被用于确定光学组合器在镜片上的最佳放置。

眼科医生(例如，验光师或眼科大夫)可以提供诸如IPD的瞳孔位置测量值作为眼科检查和处方信息的一部分。然而，要求潜在用户在为WHUD调整尺寸之前应该去看眼科医生进行眼科检查，这对于大规模采用WHUD构成了很大障碍。存在测量IPD的手动方法。一种手动方法是基于使用放在额头上的尺子来通过物理方式测量瞳孔之间的距离。然而，这种手动方法不一定能产生足够精确的瞳孔位置测量值来调整WHUD的大小(目的是通过眼框将内容投射到眼睛中)。

发明内容

一种计算机实现的检测对象头部上瞳孔位置的方法可以概括为包括：当相机和光源位于所述对象头部前方时，使得所述相机捕获表示所述对象头部的正面部分的图像数据；从所述图像数据来检测所述对象的面部；从所检测到的所述面部识别最多两只眼睛；检测光源在每只所识别的眼睛上的反射；以及基于所检测到的光源反射在所识别的眼睛上的位置来估计每只所识别的眼睛的瞳孔位置。

在一些情况下，所述方法包括使得所述光源照亮所述对象头部的正面部分的同时使得所述相机捕获所述图像数据。

在一些情况下，所述光源是电子设备的显示屏，并且检测所述光源在每只所识别的眼睛上的反射包括检测所述显示屏在每只所识别的眼睛上的反射。