瞳孔追踪系统及其方法技术方案

一种瞳孔追踪系统及其方法，该方法包含：(a)利用一摄影单元取得一眼部影像；(b)定位所述眼部影像上的一瞳孔位置；(c)依据该瞳孔位置，将所述眼部影像中的一巩膜划分成若干个巩膜区域；(d)依据所述巩膜区域的面积比例，获得一原始坐标位置；(e)将所述原始坐标位置转换成对应于一荧幕坐标上的目标位置。本发明专利技术实施例可由划分巩膜的区域，精确判断瞳孔与巩膜间的相对位置关系，由此对应计算出使用者的注视方向；同时本发明专利技术由瞳孔与巩膜间高反差的特性，可透过简易的配备即可判断使用者的注视方向，于实施上可降低硬体设备可能产生的成本。

Pupil tracking system and method

A pupil tracking system and method thereof, the method comprising: (a) using a photography unit to obtain eye image; (b) a pupil position of the eye image; (c) on the basis of the pupil position, the eye will be a sclera in the image is divided into several regions of the sclera (D; based on the area ratio of the sclera) area, obtained an original position; (E) convert the original coordinates into screen coordinates corresponding to a target location. The embodiment of the invention can be divided by the scleral region, accurately determine the relative position between the pupil and sclera, which correspond to the calculated gaze direction of users; the invention by the pupil and sclera between the high contrast characteristics, through the simple gaze direction can be judged with the user, can reduce the hardware implementation in May the cost of.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种瞳孔追踪系统，尤指一种以巩膜比例取得使用者注视方向的瞳孔追踪系统。
技术介绍
人眼追踪(Eyetracking)技术常见应用于操控电脑，可发展作为渐冻人或肢体不便的人士透过电脑与外界沟通的辅具，或是心理研究的工具。此外，眼动追踪技术亦大幅应用于各种领域，例如神经科学、心理学、工业工程、人因工程、行销广告、电脑科学等。此技术是指追踪眼球的移动，得到眼球位置坐标或移动轨迹，并据以对电脑产生某种预设的控制指令。因此这方面技术首先必须能精准地侦测到眼球的移动，接着另一重点是必须能准确地转换成电脑产生控制指令所需的资料，例如将眼球位置转换对应成电脑显示荧幕上的游标位置，否则将导致下错控制指令。目前人眼追踪(Eyetracking)技术以是否与人眼接触区分为接触式及非接触式，接触式人眼追踪技术可区分为搜寻线圈法及眼电图法，非接触式人眼追踪技术主要是以视觉辨识为基础(Visionbased)，可区分为头戴式(Head－mount)或免头戴式(Free－head)。在接触式人眼追踪技术方面，搜寻线圈法(Searchcoil)是让使用者配戴具有感应线圈的软式镜片，当使用者转动眼球进而带动镜片时，感应线圈会因为磁通量变化产生感应电动势，此电动势大小即代表眼球偏转的角度，但是此方法的缺点在于容易受到使用者眼球状况的影响，如眼部的分泌物等，且软式镜片是双层结构，会影响使用者的视力；至于眼电图(EOG)法，则是在眼部周围贴附复数电极，并利用该等电极侦测眼球转动所产生的电压差来判断其上下左右的角度，缺点是脸部贴附电极的皮肤电阻容易因为角质分泌使得取得的电讯号不稳定，且仅能记录眼球的巨转向而无法记录较微小的角度变化。在头戴式人眼追踪技术方面，使用者必须配戴一附有小型摄影机之眼镜，由于眼部及摄影机的相对距离固定，如此就不会因为脸部偏移或眼部的相对距离变化导致判断不准确，因而在使用者使用时就必须将眼镜固定于头部，由此固定小型摄影机与眼睛的相对位置，对使用者而言不但不方便也不舒适。免头戴式人眼追踪技术方面，国外有配合荧幕及双CCD摄影机的眼部追踪器(Eyetrackers)，国内较有名的则有林宸生等人的相关研究。然而，目前所知的免头戴式人眼追踪技术系采用较复杂的运算，且免头戴式人眼追踪技术须克服使用者头部移动造成误差的问题。另外，双CCD摄影机的眼部追踪器虽然可以对指标精确定位，但是造价十分昂贵，且需采用两个CCD摄影机。由前述可知，无论接触式或非接触式的眼控技术在实施时，都需要精准的定位才具有实用性；然而，精准的定位还需搭配昂贵的软硬体设备，如此一来，使眼控技术无法普及化让一般大众也能使用。
技术实现思路
为了满足上述需求，本专利技术的揭露内容提供以下实施例。在本专利技术的一或更多实施例中，提供一种瞳孔追踪方法，该方法包含：(a)利用一摄影单元取得一眼部影像；(b)定位该眼部影像上的一瞳孔位置；(c)依据该瞳孔位置，将该眼部影像中的巩膜划分成若干个巩膜区域；(d)依据若干个该巩膜区域的面积比例，获得一原始坐标位置；(e)将该原始坐标位置转换成对应于一荧幕坐标上的一目标位置。在本专利技术的一或更多实施例中，其中步骤(a)依据以下方式由该摄影单元取得该眼部影像：搜寻一影像中符合脸部特征的一脸部影像；经由该脸部影像撷取出一鼻孔特征，并定义该鼻孔特征的一鼻孔位置；以该鼻孔位置为基础，依据一五官比例，建立一眼部搜寻框；以及于该眼部搜寻框内撷取出该眼部影像。在本专利技术的一或更多实施例中，其中步骤(c)依据该瞳孔位置作为基准，定义至少两个基准轴，由该基准轴将该巩膜分为至少四个该巩膜区域。在本专利技术的一或更多实施例中，其中步骤(d)依据至少四个该巩膜的面积比例关系，定义该原始坐标位置。在本专利技术的一或更多实施例中，其中步骤(c)依据该瞳孔位置作为基准，定义一水平轴及一垂直轴，依据该水平轴将该巩膜分为一上巩膜区域与一下巩膜区域，并依据该垂直轴将该巩膜分为一左巩膜区域与一右巩膜区域。在本专利技术的一或更多实施例中，其中步骤(d)经由该上巩膜区域与该下巩膜区域之间的比例，取得一第一坐标参数，并经由该左巩膜区域与该右巩膜区域间的比例取得一第二坐标参数，并将该第一坐标参数及该第二坐标参数所对应的该原始坐标位置，标记于一平面坐标图上。在本专利技术的一或更多实施例中，其中步骤(e)将该平面坐标图上的该原始坐标位置，由仿射转换法转换成对应至该荧幕坐标上的该目标位置。在本专利技术的一或更多实施例中，提供一种瞳孔追踪系统，包含有一摄影单元以及一连接该摄影单元的处理单元。该摄影单元用以取得一眼部影像。该处理单元定位该眼部影像上的一瞳孔位置，并依据该瞳孔位置，将该眼部影像上的一巩膜划分成复数个巩膜区域，由若干个该巩膜区域的面积比例，获得一原始坐标位置，并将该原始坐标位置转换成一荧幕坐标上的一目标位置，由此计算使用者的注视方向。在本专利技术的一或更多实施例中，其中该处理单元系配置成用以载入并执行下述程式，该程式包含：影像分析模组，配置成定位该眼部影像中的该瞳孔位置；区域划分模组，配置成依据该影像分析模组所定位的该瞳孔位置，将该巩膜划分成至少四个该巩膜区域；面积处理模组，配置成经由该眼部影像计算至少四个该巩膜区域的面积大小；图像处理模组，配置成由至少四个该巩膜区域的面积比例关系，定义该原始坐标位置；以及坐标转换模组，配置成将该原始坐标位置转换成对应于该荧幕坐标上的目标位置。在本专利技术的一或更多实施例中，其中该区域划分模组依据该影像分析模组所定位的该瞳孔位置作为基准定义一水平轴及一垂直轴，并依据该水平轴将该巩膜分为一上巩膜区域与一下巩膜区域，并依据该垂直轴将该巩膜分为一左巩膜区域与一右巩膜区域。在本专利技术的一或更多实施例中，其中该图像处理模组经由该上巩膜区域与该下巩膜区域间的比例，取得一第一坐标参数，并经由该左巩膜区域与该右巩膜区域间的比例取得一第二坐标参数，并将该第一坐标参数及该第二坐标参数所对应的该原始坐标位置标记于一平面坐标图上。在本专利技术的一或更多实施例中，其中该坐标转换模组将该平面坐标图上的该原始坐标位置由仿射转换法转换成对应至该荧幕坐标上的目标位置。在本专利技术的一或更多实施例中，其中该处理单元配置成用以载入并执行下述程式，该程式包含：影像分析模组，配置成定位该眼部影像中的瞳孔位置；区域划分模组，配置成依据该影像分析模组所定位的该瞳孔，将巩膜划分成至少四个巩膜区域；面积处理模组，配置成经由该眼部影像计算至少四个该巩膜区域的面积大小；转换模组，配置成由至少四个该巩膜区域的面积大小，界定出该瞳孔相对于该巩膜的相对位置，并将该瞳孔的相对位置转换成该瞳孔对应于荧幕坐标上的目标位置，由此计算使用者的注视方向。在本专利技术的一或更多实施例中，其中该区域划分模组依据该影像分析模组所定位的该瞳孔位置作为基准定义至少两个相互间具有相同夹角的基准轴，由该基准轴将该巩膜分为至少四个该巩膜区域。在本专利技术的一或更多实施例中，其中该转换模组依据至少四个该巩膜区域面积间的比例关系，定义该瞳孔与该巩膜间的该瞳孔相对位置。在本专利技术的一或更多实施例中，提供一种电脑可读取记录媒体，当电脑载入该媒体并执行后，可执行以下的方法：(a)利用一摄影单元取得一眼部影像；(b)定位该眼部影像上的一瞳孔位置；(c)依据该瞳孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瞳孔追踪方法，包含：步骤(a)利用一摄影单元取得一眼部影像；步骤(b)定位所述眼部影像上的一瞳孔位置；步骤(c)依据所述瞳孔位置，将所述眼部影像中的一巩膜划分成若干个巩膜区域；步骤(d)依据若干个所述巩膜区域的面积比例，获得一原始坐标位置；以及步骤(e)将所述原始坐标位置转换成对应于一荧幕坐标上的一目标位置。

【技术特征摘要】
2015.10.30 TW 1041357721.一种瞳孔追踪方法，包含：步骤(a)利用一摄影单元取得一眼部影像；步骤(b)定位所述眼部影像上的一瞳孔位置；步骤(c)依据所述瞳孔位置，将所述眼部影像中的一巩膜划分成若干个巩膜区域；步骤(d)依据若干个所述巩膜区域的面积比例，获得一原始坐标位置；以及步骤(e)将所述原始坐标位置转换成对应于一荧幕坐标上的一目标位置。2.根据权利要求1所述的瞳孔追踪方法，其特征在于，其中所述步骤(a)依据以下方式由所述摄影单元取得所述眼部影像：搜寻一影像中符合脸部特征的一脸部影像；经由所述脸部影像撷取出一鼻孔特征，并定义所述鼻孔特征的一鼻孔位置；以所述鼻孔位置为基础，依据一五官比例，建立一眼部搜寻框；以及于所述眼部搜寻框的内部撷取出所述眼部影像。3.根据权利要求1所述的瞳孔追踪方法，其特征在于，其中所述步骤(c)依据所述瞳孔位置作为基准，定义至少两个基准轴，由所述基准轴将所述巩膜分为至少四个所述巩膜区域。4.根据权利要求1所述的瞳孔追踪方法，其特征在于，其中所述步骤(d)依据至少四个所述巩膜区域的面积比例关系，定义所述原始坐标位置。5.根据权利要求1所述的瞳孔追踪方法，其特征在于，其中所述步骤(c)依据所述瞳孔位置作为基准，定义一水平轴及一垂直轴，依据该水平轴将所述巩膜分为一上巩膜区域与一下巩膜区域，并依据所述垂直轴将所述巩膜分为一左巩膜区域与一右巩膜区域。6.根据权利要求5所述的瞳孔追踪方法，其特征在于，其中所述步骤(d)经由所述上巩膜区域与所述下巩膜区域之间的比例，取得一第一坐标参
\t数，并经由所述左巩膜区域与所述右巩膜区域间的比例取得一第二坐标参数，并将所述第一坐标参数及所述第二坐标参数所对应的所述原始坐标位置，标记于一平面坐标图上。7.根据权利要求6所述的瞳孔追踪方法，其特征在于，其中所述步骤(e)将所述平面坐标图上的所述原始坐标位置，由仿射转换法转换成对应至所述荧幕坐标上的所述目标位置。8.一种瞳孔追踪系统，其特征在于，包含：一摄影单元，用以取得一眼部影像；以及一处理单元，连接于所述摄影单元，所述处理单元定位所述眼部影像上的一瞳孔位置，并依据所述瞳孔位置，将所述眼部影像上的一巩膜划分成若干个巩膜区域，由若干个所述巩膜区域的面积比例，获得一原始坐标位置，并将所述原始坐标位置转换成一荧幕坐标上的一目标位置，计算使用者的注视方向。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹嘉骏，林伯聪，
申请(专利权)人：由田新技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71