頭戴式人眼追蹤系統的製作方法
2023-09-11 03:39:35
頭戴式人眼追蹤系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種頭戴式人眼追蹤系統，其包括第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一及第二環境圖像獲取裝置、固定裝置以及圖像辨別系統。第一光源適於照亮使用者的第一眼。第一瞳孔圖像獲取裝置適於獲取來自第一眼中的第一瞳孔圖像。第一、第二環境圖像獲取裝置分別適於獲取使用者前方的第一、第二環境圖像。配置於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、第一及第二環境圖像獲取裝置固定於使用者的頭上。圖像辨別系統適於將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進行映對。
【專利說明】頭戴式人眼追蹤系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信技術，有關於一種人眼追蹤系統，特別是有關於一種頭戴式人眼追蹤系統，屬於通信【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前人眼追蹤技術主要可區分為與人眼接觸的接觸式人眼追蹤技術以及未與人眼接觸的非接觸式人眼追蹤技術。接觸式人眼追蹤技術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主要可區分為免頭戴式(Free-head)或頭戴式(Head_mount)人眼追蹤技術。
[0003]在接觸式人眼追蹤技術方面，以搜尋線圈法為例，使用者須配戴具有感應線圈的隱形眼鏡(contact lenses) 0當使用者轉動眼球進而帶動鏡片時，感應線圈會因為磁通量變化產生感應電動勢，此電動勢大小即代表眼球偏轉的角度。至於眼電圖法，則是在人眼周圍貼附多個電極，並利用這些電極檢測眼球轉動所產生的電壓差來判斷眼球偏轉的角度。接觸式人眼追蹤技術的缺點是異物的接觸容易帶來人眼強烈的不舒適感，且其易受人眼及/或皮膚分泌物的影響，而造成信號幹擾。
[0004]在免頭戴式人眼追蹤技術方面，國內外發展出屏幕搭配雙圖像獲取裝置的眼部追蹤器(Eye trackers) 0然而，現有的免頭戴式人眼追蹤技術仍須克服使用者頭部移動造成誤差的問題。此外，免頭戴式人眼追蹤技術尚有運算複雜及造價昂貴等問題。
[0005]相較之下，頭戴式人眼追蹤技術將圖像獲取裝置與光源架設在使用者頭上，利用圖像獲取裝置獲取的瞳孔圖像推測注視位置，可排除使用者頭部移動造成的誤差。因此，頭戴式人眼追蹤系統能夠被廣泛地應用於生醫、醫療、交通及娛樂的產業中。然而，現有的頭戴式人眼追蹤技術因僅從眼睛信息(瞳孔圖像)去判別使用者的注視位置，因此容易出現誤判的情況發生。此外，現有的頭戴式人眼追蹤技術普遍有視線受到頭戴式人眼追蹤系統所遮蔽，而造成使用上不便的問題。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種頭戴式人眼追蹤系統，其可改善誤判的情況以及視線受遮蔽等問題。
[0007]本發明的一種頭戴式人眼追蹤系統，其包括第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置、第二環境圖像獲取裝置、固定裝置以及圖像辨別系統。第一光源發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。第一環境圖像獲取裝置適於獲取使用者前方的第一環境圖像。第二環境圖像獲取裝置適於獲取使用者前方的第二環境圖像。固定裝置配置於使用者的頭上，以將第一光源、第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置以及第二環境圖像獲取裝置固定於使用者的頭上。圖像辨別系統適於將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進行映對，以辨別出使用者注視的位置。
[0008]在本發明的一實施例中，上述的第一光源選自於不可見光光源。
[0009]在本發明的一實施例中，上述的不可見光光源選自於紅外線發光二極體(Infrared Light Emitting D1de, IR LED)、紫外線發光二極體(Ultrav1let LightEmitting D1de, UV LED)或雷射。
[0010]在本發明的一實施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置以及第二環境圖像獲取裝置分別選自於電荷稱合元件(Charge Coupled Device, CCD)、互補式金氧半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)兀件或紅外線攝影機(IR camera)。
[0011]在本發明的一實施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置以及第二環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]在本發明的一實施例中，上述的固定裝置為眼鏡。眼鏡包括鏡架以及固定於鏡架中的兩個鏡片。鏡架包括兩個鏡框部、第一連接部、兩個第二連接部以及兩個耳掛部，其中第一連接部連接兩個鏡框部，各第二連接部連接相鄰的耳掛部與鏡框部，且這些鏡片位於這些鏡框部中。第一環境圖像獲取裝置以及第二環境圖像獲取裝置配置於第一連接部上，且第一瞳孔圖像獲取裝置配置於鄰近第一眼的耳掛部上，而第一光源配置於第一連接部、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]在本發明的一實施例中，上述的頭戴式人眼追蹤系統更包括第二光源以及第二瞳孔圖像獲取裝置。第二光源發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於固定裝置上，圖像辨別系統適於將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第二瞳孔圖像進行映對。
[0014]在本發明的一實施例中，上述的頭戴式人眼追蹤系統更包括數據儲存系統以及傳輸器件。數據儲存系統適於儲存第一瞳孔圖像、第一環境圖像以及第二環境圖像，或者適於儲存圖像辨別系統所辨別出的使用者所注視的位置。圖像辨別系統所辨別出的使用者所注視的位置或是第一瞳孔圖像、第一環境圖像以及第二環境圖像透過傳輸器件而傳遞至數據儲存系統。
[0015]在本發明的一實施例中，上述的第一瞳孔圖像獲取裝置、第一環境圖像獲取裝置以及第二環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]基於上述，本發明的頭戴式人眼追蹤系統透過配置環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境圖像以及人眼的瞳孔圖像，並透過將環境圖像與瞳孔圖像進行映對(mapping)，來降低誤判的情況。此外，透過設置兩個環境圖像獲取裝置，本發明的頭戴式人眼追蹤系統可進一步取得環境中的物體與使用者間的距離資訊(即物體的遠近)，進而提升判別的精準度。另外，本發明的頭戴式人眼追蹤系統將光源以及圖像獲取裝置固定於使用者的眼睛的周圍取代配置於使用者的前方，來改善視線受遮蔽的問題。
[0017]為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是依照本發明的第一實施例的一種頭戴式人眼追蹤系統的側視示意圖；
[0019]圖2是依照本發明的第二實施例的一種頭戴式人眼追蹤系統的俯視示意圖。
[0020]附圖標記說明:
[0021 ]100>200:頭戴式人眼追S示系統；
[0022]110:第一光源；
[0023]120:第一瞳孔圖像獲取裝置；
[0024]130:第一環境圖像獲取裝置；
[0025]140:第二環境圖像獲取裝置；
[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；
[0034]170:數據儲存系統；
[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。
【具體實施方式】
[0043]圖1是依照本發明的第一實施例的一種頭戴式人眼追蹤系統的側視示意圖。請參照圖1，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100包括第一光源110、第一瞳孔圖像獲取裝置120、第一環境圖像獲取裝置130、第二環境圖像獲取裝置140、固定裝置150以及圖像辨別系統160，其中固定裝置150適於配置在使用者(未繪示)的頭上，以將第一光源110、第一瞳孔圖像獲取裝置120、第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140固定於使用者的頭上。
[0044]固定裝置150可以是眼鏡、頭巾、帽子或頭套等適於將上述器件固定於頭上且適於自頭上取下的物品，以具有較佳的靈活性及便利性。在本實施例中，固定裝置150以眼鏡進行說明。具體地，本實施例的眼鏡例如包括鏡架152以及固定於鏡架中的兩個鏡片154a、154b。進一步而言，鏡架152包括兩個鏡框部1521、1522、第一連接部1523、兩個第二連接部1524,1525以及兩個耳掛部1526、1527，其中第一連接部1523連接兩個鏡框部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。並且，這些鏡片154a、154b位於這些鏡框部1521、1522中。
[0045]在本實施例中，第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140例如是配置於第一連接部1523上，且第一瞳孔圖像獲取裝置120例如是配置於鄰近第一眼El的耳掛部1527上，而第一光源110例如是配置於第一連接部1523上與第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140相對的表面。然而，第一光源110、第一瞳孔圖像獲取裝置120、第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140的配置關係可視設計需求而定。舉例而言，在其他實施例中，第一光源110也可配置於鄰近第一眼El的第二連接部1525上，或者是配置於鄰近第一眼El的耳掛部1527上。也就是，第一光源110可配置於第一連接部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適於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的設置能夠降低外界光線的強度對於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可以選自於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範圍下(例如是波長在400奈米以上且700奈米以下)的發光二極體，而不可見光光源例如是選自於紅外線發光二極體、紫外線發光二極體或低功率的雷射。特別是選用不可見光光源作為第一光源110時，可降低人眼對於第一光源110所發出的第一光束Lll的可視性。並且，在第一光源110採用紅外線發光二極體時，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比度。
[0048]第一瞳孔圖像獲取裝置120適於獲取來自第一眼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可以配置於第二連接部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。在本實施例中，來自第一眼El所反射的第一光束L12例如是經由鏡片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例如是配置在經由鏡片154b反射後的第一光束L13的傳遞路徑上。由於本實施例將第一瞳孔圖像獲取裝置120固定於使用者的第一眼El的周圍(如耳掛部1527上)取代配置於使用者的前方，因此本實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，進而可降低校正誤差，並提升解析度。
[0049]第一瞳孔圖像獲取裝置120可選自於電荷耦合元件、互補式金氧半導體元件或紅外線攝影機，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。由於人眼的視野相當寬廣，因此為準確取得第一眼El中的第一瞳孔圖像，本實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]第一環境圖像獲取裝置130適於獲取使用者前方的第一環境圖像，而第二環境圖像獲取裝置140適於獲取使用者前方的第二環境圖像。舉例而言，第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140可分別選自於電荷耦合元件、互補式金氧半導體元件或紅外線攝影機。
[0051]在本實施例中，第一環境圖像不同於第二環境圖像。具體地，第一環境圖像以及第二環境圖像例如是分別由第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140同步獲取的使用者前方的環境圖像。然而，透過調變第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140的配置關係，第一環境圖像以及第二環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近)，進而提升判別使用者的注視位置的精準度。
[0052]第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140分別具有水平視角以及垂直視角。為了使第一環境圖像獲取裝置130所獲取的第一環境圖像以及第二環境圖像獲取裝置140所獲取的第二環境圖像較佳地與第一瞳孔圖像映對，第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置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。在一較佳的實施例中，第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置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]在本實施例中，第一瞳孔圖像、第一環境圖像以及第二環境圖像可以是透過有線或無線傳輸的方式分別傳遞至圖像辨別系統160。圖像辨別系統160適於將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進行映對，以辨別出使用者注視的位置，其中圖像辨別系統160可以是嵌入式系統，如整合至行動裝置中的晶片。或者，圖像辨別系統160也可以是獨立出來藉由操作作業系統來辨別出使用者注視的位置。
[0054]另外，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100可進一步包括數據儲存系統170以及傳輸器件180，其中數據儲存系統170適於儲存第一瞳孔圖像、第一環境圖像以及第二環境圖像，或者適於儲存圖像辨別系統160所辨別出的使用者所注視的位置。舉例而言，當圖像辨別系統160採用嵌入式系統時，數據儲存系統170可整合於嵌入式系統中，且可僅儲存圖像辨別系統160所辨別出的使用者所注視的位置，以節省數據儲存系統170的儲存空間。或者，數據儲存系統170可以為雲端硬碟、隨身碟或硬碟，且上述的圖像辨別系統160所辨別出的使用者所注視的位置或第一瞳孔圖像、第一環境圖像以及第二環境圖像可通過傳輸器件180 (例如是無線或有線的傳輸器件)而傳遞至數據儲存系統170。換言之，傳輸器件180可以視數據儲存系統170的型態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牙傳輸。
[0055]本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100利用非侵入式(即頭戴式人眼追蹤系統100不與人眼直接接觸)的方法對眼睛(第一眼El)進行追蹤，並且結合兩個對外的第一以及第二環境圖像獲取裝置130、140來獲取使用者前方的環境圖像，再利用圖像辨別系統160將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第一瞳孔圖像進行映對，從而辨別出的使用者所注視的位置。由於本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100可改善誤判以及視線受遮蔽的情況，且可透過取得環境中的物體與使用者間的距離資訊(即物體的遠近)，來提升判別的精準度，因此本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100可具有廣大的應用範疇。舉例而言，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100若結合於電腦滑鼠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追蹤控制系統。另一方面，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100也可透過辨別人眼軌跡去客觀地分析消費者的心理以及市場走向，或者是用於行車警告。再者，透過結合腦波量測，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統100可進一步判斷使用者的身體、心理疾病對於人眼軌跡或專注力的影響。
[0056]須說明的是，上述實施例雖僅將環境圖像與單眼的瞳孔圖像進行映對，但本發明不限於此。以下將以圖2說明環境圖像與雙眼的瞳孔圖像進行映對的實施型態。
[0057]圖2是依照本發明的第二實施例的一種頭戴式人眼追蹤系統的俯視示意圖。請參照圖2，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200與圖1中的頭戴式人眼追蹤系統100具有相似的器件、功效以及應用範疇。主要差異在於本實施例的頭戴式人眼追蹤系統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配置於固定裝置150上。在本實施例中，固定裝置150將第二光源210以及第二瞳孔圖像獲取裝置220配置於第二眼E2的周圍，但本發明不限於此。
[0058]在本實施例中，第二光源210例如是配置於第一連接部1523上，且第二瞳孔圖像獲取裝置220例如是配置於耳掛部1526上，但本發明不限於此。在其他實施例中，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、第一環境圖像獲取裝置130以及第二環境圖像獲取裝置140可視設計需求而定。舉例而言，第二光源210可配置於第一連接部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。並且，第二光源210與第一光源110可以是對稱地或非對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可以對稱地或非對稱地配置在固定裝置150上，且第一環境圖像獲取裝置130與第二環境圖像獲取裝置140也可對稱地或非對稱地配置在固定裝置150上。
[0059]第二光源210發出第二光束L21以照亮使用者的第二眼E2。第二光源210可以選自於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，可降低人眼對於第二光源210所發出的第二光束L21的可視性。並且，在第二光源210與第一光源110同樣採用紅外線發光二極體時，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，可進一步提升第一瞳孔圖像以及第二瞳孔圖像的對比度。
[0060]第二瞳孔圖像獲取裝置220適於獲取來自第二眼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可以配置於第二連接部1524或第一連接部1523上，且面向第二眼E2。或者，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。在本實施例中，來自第二眼E2所反射的第二光束L22例如是經由鏡片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例如是配置在經由鏡片154a反射後的第二光束L23的傳遞路徑上。由於本實施例將第二瞳孔圖像獲取裝置220固定於使用者的第二眼E2的周圍(如耳掛部1526上)取代配置於使用者的前方，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，進而可降低校正誤差，並提升解析度。
[0061]第二瞳孔圖像獲取裝置220可選自於電荷耦合元件、互補式金氧半導體元件或紅外線攝影機，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。由於人眼的視野相當寬廣，因此為準確取得第二眼E2中的第二瞳孔圖像，本實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]在本實施例中，第二瞳孔圖像可以是透過有線或無線傳輸的方式傳遞至圖像辨別系統160。此外，圖像辨別系統160適於將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第二瞳孔圖像進行映對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境圖像以及第二環境圖像其中至少一者進行映對。
[0063]另外，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200也可進一步包括數據儲存系統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、第一環境圖像以及第二環境圖像或是將映對後所辨別出使用者注視的位置傳遞至數據儲存系統170中，而傳遞的方法以及各器件的應用可參閱上述對應的內容，於此便不再贅述。
[0064]本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200利用非侵入式(即頭戴式人眼追蹤系統200不與人眼直接接觸)的方法對眼睛(第一眼El以及第二眼E2)進行追蹤，並且結合兩個對外的第一以及第二環境圖像獲取裝置130、140來獲取使用者前方的環境圖像，再利用圖像辨別系統160將第一環境圖像以及第二環境圖像其中至少一者與第一以及第二瞳孔圖像進行映對，從而辨別出的使用者所注視的位置。由於本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200可改善誤判以及視線受遮蔽的情況，且可透過取得環境中的物體與使用者間的距離信息(即物體的遠近)，來提升判別的精準度，因此本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200可具有廣大的應用範疇。舉例而言，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200若結合於電腦滑鼠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追蹤控制系統。另一方面，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200還可透過辨別人眼軌跡去客觀地分析消費者的心理以及市場走向，或者是用於行車警告。再者，透過結合腦波量測，本實施例的頭戴式人眼追蹤系統200可進一步判斷使用者的身體、心理疾病對於人眼軌跡或專注力的影響。
[0065]綜上所述，本發明的頭戴式人眼追蹤系統透過配置環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境圖像以及人眼的瞳孔圖像，並透過將環境圖像與瞳孔圖像進行映對，來降低誤判的情況。此外，透過設置兩個環境圖像獲取裝置，本發明的頭戴式人眼追蹤系統可進一步取得環境中的物體與使用者間的距離信息(即物體的遠近)，進而提升判別的精準度。另外，本發明的頭戴式人眼追蹤系統將光源以及圖像獲取裝置固定於使用者的眼睛的周圍取代配置於使用者的前方，來改善視線受遮蔽的問題。
[0066]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，包括: 第一光源，發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； 第一環境圖像獲取裝置，適於獲取該使用者前方的第一環境圖像； 第二環境圖像獲取裝置，適於獲取該使用者前方的第二環境圖像； 固定裝置，配置於該使用者的頭上，以將該第一光源、該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環境圖像獲取裝置以及該第二環境圖像獲取裝置固定於該使用者的頭上；以及 圖像辨別系統，適於將該第一環境圖像以及該第二環境圖像其中至少一者與該第一瞳孔圖像進行映對，以辨別出該使用者注視的位置。
2.根據權利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，該第一光源選自於不可見光光源。
3.根據權利要求2所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，該不可見光光源選自於紅外線發光二極體、紫外線發光二極體或雷射。
4.根據權利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環境圖像獲取裝置以及該第二環境圖像獲取裝置分別選自於電荷耦合元件、互補式金氧半導體元件或紅外線攝影機。
5.根據權利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環境圖像獲取裝置以及該第二環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.根據權利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，該固定裝置為眼鏡，該眼鏡包括鏡架以及固定於該鏡架中的兩個鏡片，該鏡架包括兩個鏡框部、第一連接部、兩個第二連接部以及兩個耳掛部，其中該第一連接部連接兩個鏡框部，各該第二連接部連接相鄰的該耳掛部與該鏡框部，且該些鏡片位於該些鏡框部中，該第一環境圖像獲取裝置以及該第二環境圖像獲取裝置配置於該第一連接部上，且該第一瞳孔圖像獲取裝置配置於鄰近該第一眼的該耳掛部上，而該第一光源配置於該第一連接部、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.根據權利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，還包括: 第二光源，發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於該該固定裝置上，該圖像辨別系統適於將該第一環境圖像以及該第二環境圖像其中至少一者與該第二瞳孔圖像進行映對。
8.根據權利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，還包括: 數據儲存系統，適於儲存該第一瞳孔圖像、該第一環境圖像以及該第二環境圖像，或者適於儲存該圖像辨別系統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、該第一環境圖像以及該第二環境圖像透過該傳輸器件而傳遞至該數據儲存系統。
9.根據權利要求1所述的頭戴式人眼追蹤系統，其特徵在於，該第一瞳孔圖像獲取裝置、該第一環境圖像獲取裝置以及該第二環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】A61B3/10GK104337496SQ201310597597
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】歐陽盟, 邱俊誠, 黃庭緯, 胡俊誠, 莊竣崴 申請人:財團法人交大思源基金會