瞳孔半径补偿制造技术

公开了一种方法，其包括：获得具有第一瞳孔尺寸的眼睛的第一眼睛方向与第一注视方向之间的第一角度偏差；获得具有第二瞳孔尺寸的眼睛的第二眼睛方向与第二注视方向之间的第二角度偏差；以及基于第一角度偏差和第二角度偏差形成描述估计角度偏差作为瞳孔尺寸的函数的补偿模型。还公开了一种包括配置成执行该方法的电路的系统和设备。

【技术实现步骤摘要】
瞳孔半径补偿
本专利技术一般涉及眼睛跟踪领域。具体地，本专利技术涉及用于生成和/或使用指示眼睛的注视方向的注视跟踪信息的系统和方法。
技术介绍
在本领域中，已知几种不同的眼睛跟踪技术。例如，可以采用这些技术来允许用户通过看着一个位置而在视觉显示器中指示该位置。例如，眼睛跟踪可以借助一个系统来执行，该系统捕捉用户面部的图像，并从用户面部提取诸如瞳孔中心和来自照亮用户面部的照明器的闪光的关键特征。然后可以采用所提取的特征来确定用户正在看着显示器的哪个位置。当然，眼睛跟踪的准确性、速度和可靠性/稳健性等因素是实现积极用户体验的理想因素。因此，已经提出了几种方案来减轻眼睛跟踪系统中可能出现的不同类型的错误或不准确性的负面影响。在US2010/0328444中公开了一个这样的例子(为了所有目的，其全部内容通过引用结合于此，如同在此完全阐述)，其提出了一种眼睛跟踪器，该眼睛跟踪器包括用于照亮眼睛的至少一个照明器、用于对眼睛进行成像的至少两个相机以及一个控制器。照明器和相机配置成使得至少一个相机与参考照明器不同轴。控制器适于基于图像质量因子来选择相机。通过重复执行相机选择，眼睛跟踪可以基于两个相机中产生最佳质量度量的一个。通过这种方式，眼睛跟踪变得不那么容易受到干扰，例如视觉模糊的对象。尽管这些技术可以提供更稳健和准确的眼睛跟踪，但是仍然需要改进的眼睛跟踪系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使眼睛跟踪方法、系统和设备具有改进的性能的技术。其他和替代目的可以从以下描述中得以理解。本专利技术涉及一种技术，在该技术中，可以获得用户眼睛的眼睛方向与注视方向之间的角度偏差(例如，在校准程序中)，并用于后续的眼动跟踪。眼睛方向可以理解为由眼睛的角膜和瞳孔的相对位置定义的三维矢量。因此，眼睛方向可以理解为眼睛在空间中的相对方向，也可以称为眼睛的光轴。另一方面，注视方向可以理解为视轴或视线，由用户的注视点和眼睛的中央凹区域(fovealregion)定义的三维矢量表示。注视方向通常偏离眼睛方向一个可能与眼睛/受试者有关的角度偏差。因此，可以在例如校准程序中确定该角度偏差，在该程序中，用户观看具有一个或多个具有已知位置或移动轨迹的点(即，注视点)的动态或静态校准图案，同时通过观察例如瞳孔位置和来自照亮用户面部的照明器的闪光来测量眼睛方向。然后可以将所测量的眼睛方向与观看例如校准图案的用户的已知注视方向进行比较。因此，根据第一方面，提供了一种方法，其包括以下步骤：获得具有第一瞳孔尺寸的眼睛的第一眼睛方向与第一注视方向之间的第一角度偏差；获得具有第二瞳孔尺寸的眼睛的第二眼睛方向与第二注视方向之间的第二角度偏差；以及基于第一角度偏差和第二角度偏差形成描述估计角度偏差作为瞳孔尺寸的函数的补偿模型。因此，根据第二方面，提供了一种系统，其包括配置成执行根据第一方面的方法的步骤的电路，即，获得具有第一瞳孔尺寸的眼睛的第一眼睛方向与第一注视方向之间的第一角度偏差，获得具有第二瞳孔尺寸的眼睛的第二眼睛方向与第二注视方向之间的第二角度偏差，以及基于第一角度偏差和第二角度偏差形成描述估计角度偏差作为瞳孔尺寸的函数的补偿模型。眼睛方向可以通过观察相对于估计角膜中心的瞳孔位置(例如，估计瞳孔中心的位置)来确定。这两个位置给出了眼睛方向或眼睛的视轴。然而，存在一个问题，当虹膜扩张和收缩时，瞳孔通常不会完全同心地围绕眼睛的一个固定点打开或闭合。换言之，估计瞳孔中心位置可能会以可能与眼睛或受试者相关的方式随瞳孔尺寸的变化而变化。因此，估计眼睛方向以及其相对于注视方向的角度偏差可能会随着瞳孔尺寸的变化而变化。这样，通过形成描述估计角度偏差作为瞳孔尺寸的函数的补偿模型，可以补偿该效果并且通过眼睛跟踪的准确性。特别地，这使得注视跟踪对与影响瞳孔尺寸的不同光照条件相关联的误差和偏差不那么敏感。因此，本专利技术构思对例如使用动态显示亮度的应用(例如，虚拟现实应用)或用于环境照明的应用(例如，增强现实应用)特别感兴趣。在上文中，补偿模型基于两个测量点，即，针对第一瞳孔尺寸的第一角度偏差和针对第二瞳孔尺寸的第二角度偏差。然而，应当理解，这仅仅是一个说明性实施例，该模型也可以基于包括两个或更多个测量点的数据组。此外，考虑到与另外的瞳孔尺寸相关联的另外的角度偏差，可以在后续校准程序中对该补偿模型进行更新。这样，本专利技术不限于由两个数据点形成或在特定时间点形成的补偿模型。它也可以是一个动态模型，每当获取相关数据时进行更新，或者根据用户或提供者的请求进行更新。如前所述，补偿模型可用于通过动态调整注视方向的计算以适应瞳孔的实际尺寸来改进注视跟踪。因此，根据一个实施例，该方法可以进一步包括获得具有第三瞳孔尺寸的眼睛的第三眼睛方向，并且基于补偿模型确定与第三瞳孔尺寸相关联的估计角度偏差。然后可以采用该角度偏差并基于第三眼睛方向来确定具有第三瞳孔尺寸的眼睛的第三注视方向。因此，本实施例可以表示操作过程中(即，当采用眼睛跟踪技术来确定用户的注视方向时)的方法或系统。在该情况下，可以在操作过程中重复执行上述获得第三眼睛方向并基于特定瞳孔尺寸的角度偏差来确定注视方向的步骤。根据一些实施例，可以从具有第一瞳孔尺寸的眼睛的第一图像获得第一眼睛方向和第一瞳孔尺寸，其中可以从具有第二瞳孔尺寸的眼睛的第二图像获得第二眼睛方向和第二瞳孔尺寸。在一个实施例中，该方法可以包括获取眼睛的第一图像和第二图像的步骤。例如，可以从包括在系统中的一个或多个图像传感器或者从其他地方获得这些图像。各个图像中的瞳孔尺寸可以确定为图像中表示的瞳孔尺寸或者实际瞳孔尺寸。使用实际瞳孔尺寸是有利的，因为该尺寸可以不依赖于眼睛与图像传感器或相机之间的距离。根据一个实施例，可以以第一照明强度获取第一图像，可以以不同于第一照明强度的第二照明强度获取第二图像。例如，通过改变显示亮度可以在捕捉第二图像时主动改变照明强度，以便获得用于不同瞳孔尺寸的校准数据。这样，可以将照明强度的改变作为一个主动步骤包括在校准程序中。在另一实施例中，第二图像的捕捉可以由照明强度的预定变化触发，即，当检测到照明强度的预定变化或检测到瞳孔尺寸的预定变化时。根据一个实施例，可以基于估计角膜中心与估计瞳孔中心之间的相对位置来确定眼睛方向。例如，这可以通过用照明器(例如，红外或近红外照明器)照亮眼睛而在眼睛上导致至少两次反射或闪光来实现。然后可以捕捉并分析二维图像以确定反射在图像中的位置。如果假设角膜呈球形，即，使得所观察到的角膜表面部分可近似为球体的一部分，则可以利用反射的位置来导出眼睛中估计角膜球体中心。例如，基于虹膜和瞳孔之间的边界的图像分析，可以从眼睛的图像导出估计瞳孔中心。可以将图像中识别的瞳孔投影到角膜的模型上，以确定实际眼睛中的瞳孔的估计中心。然后可以基于估计角膜球体中心的位置和估计瞳孔中心的位置来确定第一眼睛方向和第二眼睛方向。可以由指向用户所看对象的空间中的矢量来定义注视方向。换言之，可以由注视点和视网膜的中央凹区域的位置来定义注视方向。根据一个实施例，可以基于眼睛的注视点和估计角膜球体中心的位置来确定第一注视方向和第二注视方向。有利地，注视点可以是空间中的已知点，例如，相对于例如观察眼睛的图像传感器具有已知位置的校准结构。术语“瞳孔尺寸”可以指在眼睛的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其特征在于，包括：获得具有第一瞳孔尺寸的眼睛的第一眼睛方向与第一注视方向之间的第一角度偏差；获得具有第二瞳孔尺寸的眼睛的第二眼睛方向与第二注视方向之间的第二角度偏差；以及基于所述第一角度偏差和所述第二角度偏差来形成描述估计角度偏差作为瞳孔尺寸的函数的补偿模型。

【技术特征摘要】
2017.09.08 US 62/556,1161.一种方法，其特征在于，包括：获得具有第一瞳孔尺寸的眼睛的第一眼睛方向与第一注视方向之间的第一角度偏差；获得具有第二瞳孔尺寸的眼睛的第二眼睛方向与第二注视方向之间的第二角度偏差；以及基于所述第一角度偏差和所述第二角度偏差来形成描述估计角度偏差作为瞳孔尺寸的函数的补偿模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：获得具有第三瞳孔尺寸的眼睛的第三眼睛方向；基于所述补偿模型来确定与所述第三瞳孔尺寸相关联的估计角度偏差；以及基于所述第三眼睛方向和与所述第三瞳孔尺寸相关联的所述估计角度偏差来确定所述眼睛的第三注视方向。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从具有所述第一瞳孔尺寸的所述眼睛的第一图像获得所述第一眼睛方向和所述第一瞳孔尺寸；以及从具有所述第二瞳孔尺寸的所述眼睛的第二图像获得所述第二眼睛方向和所述第二瞳孔尺寸。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括获取所述眼睛的所述第一图像以及获取所述眼睛的所述第二图像。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以第一照明强度获取所述第一图像，并且以不同于所述第一照明强度的第二照明强度获取所述第二图像。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于估计角膜球体中心的位置和具有所述第一瞳孔尺寸和所述第二瞳孔尺寸的所述眼睛的估计瞳孔中心的位置来分别确定所述第一眼睛方向和所述第二眼睛方向。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于估计角膜球体中心的位置和具有所述第一瞳孔尺寸和所述第二瞳孔尺寸的所述眼睛的注视点来分别确定所述第一注视方向和所述第二注视方向。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于具有所述第一瞳孔尺寸的所述眼睛的图像和具有所述第二瞳孔尺寸的所述眼睛的图像，确定相应瞳孔的实际尺寸。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：存储与具有所述第一瞳孔尺寸和所述第二瞳孔尺寸的所述眼睛相关联的注视跟踪数据。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：获得与具有另一瞳孔尺寸的眼睛的另一眼睛方向与另一注视方向之间的另一角度偏差；基于所存储的注视跟踪数据、所述另一瞳孔尺寸和所述另一角度偏差来更新所述补偿模型。11.一种眼睛跟踪系统，其特征在于，包括配置成以下的电路：获得具有第一瞳孔尺寸的眼...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·约翰逊，马克·瑞安，埃里克·林登，
申请(专利权)人：托比股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE