一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法及装置，包括：采集用户的瞳孔直径及注视位置，若用户在预定时长内瞳孔直径未发生变化，且每个注视位置的移动距离不大于预定距离阈值，则将预定时长内的瞳孔直径设置为基线；若新采集的特征信息中注视位置的移动距离小于预定距离阈值，且新采集的瞳孔直径超过基线的预定扩张阈值，则触发人机交互操作。可以看出，本方案确定瞳孔直径的基线后，对瞳孔直径的扩张情况进行检测，从而来触发预定的人机交互操作，通过这种识别瞳孔直径变化情况的方式，可以准确地了解用户在交互过程中的认知唤醒度，从而选择合适的时机与方式进行界面响应，使得交互过程更为自然，提升用户体验。

A Human-Computer Interaction Method and Device Based on Detecting the Change of Pupil Diameter

The invention discloses a human-computer interaction method and device based on detecting the change of pupil diameter, which includes collecting the pupil diameter and gaze position of the user, setting the pupil diameter in the predetermined time length as a baseline if the pupil diameter of the user has not changed in the predetermined time and the moving distance of each gaze position is not greater than the predetermined distance threshold. Human-computer interaction is triggered when the moving distance of the gaze position is less than the predetermined distance threshold and the diameter of the newly acquired pupil exceeds the predetermined dilation threshold of the baseline. It can be seen that after the baseline of pupil diameter is determined, the expansion of pupil diameter is detected to trigger the predetermined human-computer interaction operation. Through this way of identifying the change of pupil diameter, the user's cognitive arousal in the interaction process can be accurately understood, and the appropriate timing and mode of interface response can be selected to make the interaction process more effective. Naturally, enhance the user experience.

【技术实现步骤摘要】
一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法及装置
本专利技术涉及人机交互
，更具体地说，涉及一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法及装置。
技术介绍
目前，在已有的基于眼动技术的人机交互中，基于眨眼信号与基于注视时长阈值信号是两种常见方案：基于眨眼信号的近似实现方案对应的申请公开号为CN107992196A，该专利基于光学摄像头采集到的视频信号，对与肤色相关的电信号设置阈值进行识别，当图像数据等于肤色阈值时判定为眨眼，将检测出的眨眼信号作为控制信号，对应的功能为单击；基于注视时长阈值是通过在交互界面设计交互区，对应不同的功能按键，当视线在功能按键区停留一定时长(如500ms)后，出发功能按键的相应功能实现人机交互。可以看到，现有技术通常遵循如下流程：识别眼动特征信号：眨眼、注视时长，针对特征信号设计算法进行控制；这种方法难以将用户的实际意图与自然眼动信号区分开来，举例来说：1)基于眨眼检测的眼动交互，用户的自然眨眼信号与为了实现控制而作出的眨眼信号通常容易互相混淆而造成误识别；2)基于注视时长阈值的眼动交互，用户一方面无法在一处停留太久，需要不停眼动，另一方面用户在界面某处停留并非一定是为了触发此处的交互控件，也可能是好奇、不理解或被吸引，该情况下如果激发了交互功能会使得用户体验出现下降。因此，如何根据用户的眼动特征实现准确的人机互动，是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法及装置，以实现根据用户的眼动特征实现准确的人机互动。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法，包括：S11、以预定频率采集用户在睁眼状态下的特征信息；所述特征信息包括瞳孔直径及用户的注视位置；S12、确定瞳孔直径的基线；其中，若用户在预定时长内瞳孔直径未发生变化，且在所述预定时长内，每个注视位置的移动距离不大于预定距离阈值，则将所述预定时长内的瞳孔直径设置为基线；S13、判断新采集的特征信息中注视位置的移动距离是否小于预定距离阈值；若是，则执行S14，若否，则重新执行S12；S14、检测新采集的瞳孔直径是否超过所述基线的预定扩张阈值；若是，则执行S15：触发预定的人机交互操作。其中，所述S12包括：S121、计算第一缓存中的缓存注视位置与特征信息中的注视位置的距离；S122、判断所述距离是否不大于预定距离阈值；若是，则执行S123；若否，则将第二缓存中缓存瞳孔直径的连续相同的次数清零，将特征信息中的注视位置作为缓存注视位置写入第一缓存，将第二缓存中的缓存瞳孔直径清零，并继续执行S121；S123、计算第二缓存中的缓存瞳孔直径与特征信息中的瞳孔直径的平均值，将平均值作为缓存瞳孔直径写入所述第二缓存；S124、判断所述第二缓存中的缓存瞳孔直径连续相同的次数是否超过预定次数阈值；若是，则执行S125；若否，则继续执行S121；S125、将所述第二缓存中的缓存瞳孔直径设置为基线。其中，所述S123包括：判断第二缓存中的缓存瞳孔直径是否为零；若是，则将特征信息中的瞳孔直径作为缓存瞳孔直径写入第二缓存；若否，则计算第二缓存中的缓存瞳孔直径与特征信息中的瞳孔直径的平均值，将平均值作为缓存瞳孔直径写入所述第二缓存。其中，若在所述S124中判定所述第二缓存中的缓存瞳孔直径连续相同的次数不超过预定次数阈值，则所述人机交互方法还包括：根据所述第一缓存中的缓存注视位置更新鼠标位置；和/或，若在S14中判定新采集的特征信息中的瞳孔直径不超过所述基线的预定扩张阈值，则所述人机交互方法还包括：根据新采集的特征信息中的注视位置更新鼠标位置。其中，若用户为闭眼状态，则所述人机交互方法还包括：判断用户在闭眼状态的持续时间是否大于预定时间阈值；若是，则执行系统关闭操作。其中，所述S14包括：计算新采集的瞳孔直径与所述基线的差值，并将所述差值除以所述基线得到瞳孔直径的扩张系数；判断所述扩张系数是否超过预定扩张阈值。其中，所述S15中触发预定的人机交互操作，包括：在新采集的特征信息中的注视位置执行点击命令；和/或，在新采集的特征信息中的注视位置执行增强显示命令。一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互装置，包括：特征信息采集模块，用于以预定频率采集用户在睁眼状态下的特征信息；所述特征信息包括瞳孔直径及用户的注视位置；基线确定模块，用于确定瞳孔直径的基线；其中，若用户在预定时长内瞳孔直径未发生变化，且在所述预定时长内，每个注视位置的移动距离不大于预定距离阈值，则将所述预定时长内的瞳孔直径设置为基线；距离判断模块，用于判断新采集的特征信息中注视位置的移动距离是否小于预定距离阈值；若否，则触发所述基线确定模块重新确定基线；检测模块，用于新采集的特征信息中注视位置的移动距离小于预定距离阈值时，检测新采集的瞳孔直径是否超过所述基线的预定扩张阈值；操作触发模块，用于在新采集的瞳孔直径超过所述基线的预定扩张阈值时，触发预定的人机交互操作。其中，所述基线确定模块包括：第一计算单元，用于计算第一缓存中的缓存注视位置与特征信息中的注视位置的距离；第一判断单元，用于判断所述距离是否不大于预定距离阈值；执行单元，用于在所述距离大于预定距离阈值时，将第二缓存中缓存瞳孔直径的连续相同的次数清零，将特征信息中的注视位置作为缓存注视位置写入第一缓存，将第二缓存中的缓存瞳孔直径清零，并触发所述第一计算单元；第二计算单元，用于在所述距离不大于预定距离阈值时，计算第二缓存中的缓存瞳孔直径与特征信息中的瞳孔直径的平均值，将平均值作为缓存瞳孔直径写入所述第二缓存；第二判断单元，用于判断所述第二缓存中的缓存瞳孔直径连续相同的次数是否超过预定次数阈值；若否，则继续触发所述第一计算单元；设置单元，用于缓存瞳孔直径连续相同的次数超过预定次数阈值时，将所述第二缓存中的缓存瞳孔直径设置为基线。其中，本方案还包括：时间判断模块，用于在用户为闭眼状态时，判断用户在闭眼状态的持续时间是否大于预定时间阈值；操作执行模块，用于在闭眼状态的持续时间大于预定时间阈值时，执行系统关闭操作。通过以上方案可知，本专利技术实施例提供的一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法，包括：以预定频率采集用户在睁眼状态下的瞳孔直径及注视位置；如果用户在预定时长内瞳孔直径未发生变化，且在预定时长内每个注视位置的移动距离不大于预定距离阈值，则将预定时长内的瞳孔直径设置为基线；判断新采集的特征信息中注视位置的移动距离是否小于预定距离阈值；若是，检测新采集的瞳孔直径是否超过基线的预定扩张阈值；若是，则触发预定的人机交互操作。瞳孔直径的变化反映的是自主神经系统的激活情况，因此在本方案中，在确定瞳孔直径的基线后，对瞳孔直径的扩张情况进行检测，从而来触发预定的人机交互操作，也就是说，本方案通过识别瞳孔直径的变化情况，可以准确地了解用户在交互过程中的认知唤醒度，从而选择合适的时机与方式进行界面响应，使得交互过程更为自然，提升用户体验。并且，本方案可直接利用在传统设备，可以直接在现有平台下直接进行人机交互，无需另外搭建针对系统特性设计的人机交互环境，节约人力与成本。本专利技术还公开了一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互装置，同样能实现上述技术效果。附图说明为了更清楚地说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法，其特征在于，包括：S11、以预定频率采集用户在睁眼状态下的特征信息；所述特征信息包括瞳孔直径及用户的注视位置；S12、确定瞳孔直径的基线；其中，若用户在预定时长内瞳孔直径未发生变化，且在所述预定时长内，每个注视位置的移动距离不大于预定距离阈值，则将所述预定时长内的瞳孔直径设置为基线；S13、判断新采集的特征信息中注视位置的移动距离是否小于预定距离阈值；若是，则执行S14，若否，则重新执行S12；S14、检测新采集的瞳孔直径是否超过所述基线的预定扩张阈值；若是，则执行S15：触发预定的人机交互操作。

【技术特征摘要】
1.一种基于检测瞳孔直径变化的人机交互方法，其特征在于，包括：S11、以预定频率采集用户在睁眼状态下的特征信息；所述特征信息包括瞳孔直径及用户的注视位置；S12、确定瞳孔直径的基线；其中，若用户在预定时长内瞳孔直径未发生变化，且在所述预定时长内，每个注视位置的移动距离不大于预定距离阈值，则将所述预定时长内的瞳孔直径设置为基线；S13、判断新采集的特征信息中注视位置的移动距离是否小于预定距离阈值；若是，则执行S14，若否，则重新执行S12；S14、检测新采集的瞳孔直径是否超过所述基线的预定扩张阈值；若是，则执行S15：触发预定的人机交互操作。2.根据权利要求1所述的人机交互方法，其特征在于，所述S12包括：S121、计算第一缓存中的缓存注视位置与特征信息中的注视位置的距离；S122、判断所述距离是否不大于预定距离阈值；若是，则执行S123；若否，则将第二缓存中缓存瞳孔直径的连续相同的次数清零，将特征信息中的注视位置作为缓存注视位置写入第一缓存，将第二缓存中的缓存瞳孔直径清零，并继续执行S121；S123、计算第二缓存中的缓存瞳孔直径与特征信息中的瞳孔直径的平均值，将平均值作为缓存瞳孔直径写入所述第二缓存；S124、判断所述第二缓存中的缓存瞳孔直径连续相同的次数是否超过预定次数阈值；若是，则执行S125；若否，则继续执行S121；S125、将所述第二缓存中的缓存瞳孔直径设置为基线。3.根据权利要求2所述的人机交互方法，其特征在于，所述S123包括：判断第二缓存中的缓存瞳孔直径是否为零；若是，则将特征信息中的瞳孔直径作为缓存瞳孔直径写入第二缓存；若否，则计算第二缓存中的缓存瞳孔直径与特征信息中的瞳孔直径的平均值，将平均值作为缓存瞳孔直径写入所述第二缓存。4.根据权利要求2所述的人机交互方法，其特征在于，若在所述S124中判定所述第二缓存中的缓存瞳孔直径连续相同的次数不超过预定次数阈值，则所述人机交互方法还包括：根据所述第一缓存中的缓存注视位置更新鼠标位置；和/或，若在S14中判定新采集的特征信息中的瞳孔直径不超过所述基线的预定扩张阈值，则所述人机交互方法还包括：根据新采集的特征信息中的注视位置更新鼠标位置。5.根据权利要求1所述的人机交互方法，其特征在于，若用户为闭眼状态，则所述人机交互方法还包括：判断用户在闭眼状态的持续时间是否大于预定时间阈值；若是，则执行系统关闭操作。6.根据权利要求1所述的人机交互方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，李伟哲，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44