眼球侦测装置与瞳孔侦测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种眼球侦测装置、瞳孔侦测方法与虹膜辨识方法，所述眼球侦测装置包括光学组件、影像传感器以及运算单元。光学组件提供多道入射光至眼球并在眼球形成多个亮点，而至少部分亮点位于眼球的瞳孔的附近。影像传感器用于撷取眼球影像，而眼球影像包括这些亮点的影像。运算单元分析眼球的影像的灰度值，并且透过眼球的影像的灰度值获得这些亮点的分布位置，由这些亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。

【技术实现步骤摘要】
眼球侦测装置与瞳孔侦测方法本申请是申请人为原相科技股份有限公司，申请日为2013年11月25日，申请号为201310607136.4，专利技术名称为“眼球侦测装置、瞳孔侦测方法与虹膜辨识方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术有关于一种眼球侦测装置，且特别是有关于藉由眼球侦测装置的进行眼球追踪的侦测方法与虹膜辨识方法。
技术介绍
目前的眼球侦测装置可用以侦测眼球运动方向，或是能进行虹膜边界辨识。大部分的眼球侦测装置利用瞳孔随视线的改变而移动位置的特性，来侦测眼球注视的方向。一般而言，公知眼球侦测装置大部分是利用入射光投射于眼球上所形成的亮点(glint)来侦测眼球注视的方向，而公知眼球侦测装置通常是将亮点作为眼球的定位的参考点。详细而言，在撷取眼球的影像之后，公知眼球侦测装置会从眼球的角膜(Cornea)的影像辨识出瞳孔与亮点。在辨识瞳孔的过程中，会扫描整张眼球影像，藉由分析整张眼球影像的灰度值(grayscalevalue)分布而辨识瞳孔与亮点。之后，眼球侦测装置会进一步地得到瞳孔与亮点之间的相对位置，并据此相对位置来判别眼球所注视的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可较快地辨识出瞳孔的眼球侦测装置。本专利技术的又一目的在于提供一种不需透过判断整张第一眼球影像或者第二眼球影像的灰度值分布以获得瞳孔的位置的侦测瞳孔方法与辨识虹膜方法。本专利技术的再一目的在于提供一种加速虹膜影像的边界搜寻速度的虹膜辨识方法。本专利技术实施例提供一种眼球侦测装置，其透过眼球上的至少一个亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。本专利技术实施例提供一种眼球侦测装置，所述眼球侦测装置包括光学组件、影像传感器以及运算单元。光学组件提供多个入射光至眼球并在眼球形成多个亮点，而至少部分亮点位于该眼球的瞳孔的附近。影像传感器，用于撷取该眼球的影像，而眼球的影像包括这些亮点。运算单元分析眼球的影像的灰度值，并且透过眼球的影像的灰度值获得这些亮点的分布位置，由这些亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。本专利技术实施例提供一种侦测瞳孔的方法，其透过所形成一或多个亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。本专利技术实施例提供一种侦测瞳孔的方法，所述侦测方法包括提供一或多道入射光入射至眼球并在眼球形成一或多个第一亮点，而至少部分第一亮点位于瞳孔的附近。从眼球撷取第一眼球影像，而第一眼球影像包括多个第一亮点以及瞳孔的影像。分析第一眼球影像的灰度值以获得这些第一亮点的分布位置。透过这些第一亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。本专利技术实施例提供一种辨识虹膜的方法，其能判断眼球位移时虹膜影像的形变量。本专利技术实施例提供一种辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法包括当眼球位于一参考位置时，发出多道多个入射光入射至眼球，以在该眼球的瞳孔的附近形成第一参考点、第二参考点以及第三参考点以作为眼球位于参考位置的标记，其中第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置与这些入射光发射处的位置相对应。当眼球从参考位置活动至一测量位置时，这些入射光于眼球形成第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点，而第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点位于眼球的瞳孔的附近。撷取眼球的眼球影像，眼球影像包括这些亮点以及虹膜影像。分析眼球影像的灰度值以获得第一测量亮点、第二测量亮点以及第三亮测量点的位置。计算第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点的位置相对于第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置所产生的位移量，据以获得眼球位于测量位置时的虹膜影像相对于眼球位于参考位置时的虹膜影像的形变量。本专利技术实施例提供一种辨识虹膜的方法，其能判断出虹膜影像的分辨率变化量。本专利技术实施例提供一种辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法包括提供多个入射光入射至眼球。设定第一参考点、第二参考点以及第三参考点以作为眼球位于参考位置的标记，其中第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置与这些入射光发射处的位置相对应。这些入射光于眼球形成第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点，而第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点位于眼球的瞳孔的附近，其中第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点的位置与第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置相对应。撷取眼球的眼球影像，眼球影像包括这些亮点以及虹膜影像。分析眼球影像的灰度值以获得第一测量亮点、第二测量亮点以及第三亮测量点的位置。计算第一测量亮点以及第二测量亮点的间距相对于第一参考点以及第二参考点的间距的变化，以及计算该第二测量亮点以及第三测量亮点的间距相对于第二参考点以及第三参考点的间距的变化，据以获得眼球位于参考位置时的虹膜影像所产生的分辨率变化量。综上所述，本专利技术实施例提供眼球侦测装置以及眼球(如瞳孔与虹膜)的侦测与辨识方法。所述眼球侦测装置包括光学组件、影像传感器以及运算单元。所述眼球追踪的侦测方法藉由运算单元可以判断第一眼球影像中的亮点附近的周边区域的灰度值分布，从而获得瞳孔的位置。因此，运算单元不需透过判断整张第一眼球影像的灰度值分布以获得瞳孔的位置。相较公知技术，本专利技术实施例的眼球侦测装置可较快地辨识出瞳孔。本专利技术实施例提供眼球侦测装置以及眼球追踪的侦测方法，所述眼球侦测装置包括光学组件、影像传感器、运算单元以及控制单元。藉由控制单元于不同的时间点控制不同的入射光入射的位置，从而能调整不同时间点的眼球影像中的亮点位置，进而经由影像相减步骤后能透过灰度值以及特殊图案而更加确认亮点位置，帮助降低寻找错误亮点位置的机率。运算单元可以仅判断差值影像中的亮点的分布位置附近的周边区域的灰度值分布，从而能得以加速获得瞳孔P1的位置。相较公知技术而言，运算单元不需透过判断整张第一眼球影像或者第二眼球影像的灰度值分布以获得瞳孔的位置。本专利技术实施例提供辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法藉由运算单元计算出第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点的位置相对于第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置所产生的位移量，可以据以计算出虹膜影像的椭圆长短轴，从而推估出虹膜影像的椭圆边界，进而加速虹膜影像的边界搜寻速度。本专利技术实施例提供辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法藉由运算单元计算出第一变化量、第二变化量以及第三变化量后，推估出虹膜影像的边界，进而加速虹膜影像的边界搜寻速度。为了能更进一步了解本专利技术所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本专利技术的详细说明、图式，相信本专利技术的特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明图1A是本专利技术第一实施例的眼球侦测装置的侧视示意图。图1B是本专利技术第一实施例的眼球侦测装置的前视示意图。图1C是本专利技术第一实施例的眼球侦测装置的功能方块图。图1D是本专利技术第一实施例提供的瞳孔侦测方法的流程示意图。图2A是本专利技术第二实施例的眼球侦测装置的前视示意图。图2B是本专利技术第二实施例提供的瞳孔侦测方法的流程示意图。图2C是本专利技术第二实施例的瞳孔侦测方法的流程示意图。图3A是本专利技术第三实施例的眼球侦测装置的功能方块图。图3B是本专利技术第三实施例提供的瞳孔侦测方法的流程示意图。图4是本专利技术实施例提供的虹膜辨识方法的流程示意图。图5是本专利技术实施例提供的虹膜辨识方法的流程示意图。附图标记100、200、300眼球侦测装置110、210光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种眼球侦测装置，其特征在于该眼球侦测装置为一眼镜式的眼球侦测装置，并包括：一配戴式承载框架；一光学组件，设置于该配戴式承载框架上，用于提供多道入射光至一眼球，以在该眼球上形成多个亮点，而该至少一亮点位于该眼球的一瞳孔的附近，其中，该光学组件包括一光源以及一分光组件，该光源提供一光线，而该光线透过该分光组件而形成所述多道入射光，该分光组件具有多个光学微结构，当该光源所提供的光线入射至该分光组件时，该光线被该多个光学微结构反射、折射或散射，而从该分光组件的一出光处出射该多道入射光；一影像传感器，设置于该配戴式承载框架上，用于从该眼球撷取一眼球影像，该眼球影像包括该至少一亮点的影像与该瞳孔的影像；以及一运算单元，用于分析该眼球影像的灰度值，并且透过该眼球影像的灰度值获得该些亮点的分布位置，该运算单元并扫描该多个亮点分布位置定义的一检视区域内的灰度值分布，并且仅判断在该检视区域内的每一灰度值是否小于一临界灰度值，以判断该瞳孔的位置，其中，该检视区域稍大于或等于该多个亮点的分布位置所围绕的区域并且位于该眼球的虹膜内。

【技术特征摘要】
1.一种眼球侦测装置，其特征在于该眼球侦测装置为一眼镜式的眼球侦测装置，并包括：一配戴式承载框架；一光学组件，设置于该配戴式承载框架上，用于提供多道入射光至一眼球，以在该眼球上形成多个亮点，而该至少一亮点位于该眼球的一瞳孔的附近，其中，该光学组件包括一光源以及一分光组件，该光源提供一光线，而该光线透过该分光组件而形成所述多道入射光，该分光组件具有多个光学微结构，当该光源所提供的光线入射至该分光组件时，该光线被该多个光学微结构反射、折射或散射，而从该分光组件的一出光处出射该多道入射光；一影像传感器，设置于该配戴式承载框架上，用于从该眼球撷取一眼球影像，该眼球影像包括该至少一亮点的影像与该瞳孔的影像；以及一运算单元，用于分析该眼球影像的灰度值，并且透过该眼球影像的灰度值获得该些亮点的分布位置，该运算单元并扫描该多个亮点分布位置定义的一检视区域内的灰度值分布，并且仅判断在该检视区域内的每一灰度值是否小于一临界灰度值，以判断该瞳孔的位置，其中，该检视区域稍大于或等于该多个亮点的分布位置所围绕的区域并且位于该眼球的虹膜内。2.如权利要求1所述的眼球侦测装置，其特征在于：该入射光为红外光。3.如权利要求1所述的眼球侦测装置，其特征在于：该眼球影像中的该瞳孔的灰度值小于一临界灰度值，而该眼球影像中的该亮点的灰度值大于一临界灰度值。4.如权利要求1所述的眼球侦测装置，其特征在于：该光学组件包括多个光源，所述多个光源用以提供所述多道入射光。5.如权利要求1所述的眼球侦测装置，其特征在于：更包括一控制单元，该控制单元控制入射所述多道入射光至该眼球的时间点，而该影像传感器据以撷取该使用者的不同时间点的该眼球影像，而该运算单元分析于不同时间点该眼球影像的灰度值。6.如权利要求5所述的眼球侦测装置，其特征在于：该运算单元控制控制单元执行入射所述多道入射光至该眼球的时间点。7.一种侦侧瞳孔的方法，其特征在于该侦侧瞳孔的方法包括：提供多道入射光入射至一眼球，以在该眼球上形成多个第一亮点，而该多个第一亮点位于一瞳孔的附近，其中，所述多道入射光是从一光学组件发出，该光学组件设置于一配戴式承载框架上，且包括一光源以及一分光组件，该光源提供一光线，而该光线透过该分光组件而形成所述多道入射光，该分光组件具有多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昱豪，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71