用于眼睛度量采集的方法和设备技术

本公开涉及用于采集位于采集空间(29)中的眼睛(1)的度量的方法和设备。该设备包括：至少一个光源(11)，配置为朝向采集空间发光；相机(15)，配置为从采集空间接收光以(29)生成图像数据；以及分析单元(14)，配置为从图像数据中提取至少一个度量。相机(15)配置为经由至少两个光路(17,19)从采集空间接收光，所述两个光路相对于相机的光轴成不同角度，至少一个光路的光通过第一镜子(21)接收。相机通过第一和第二光路从采集空间的重叠部分接收光，以便允许相机接收单个眼的至少两个表象。该度量可用于例如眼动追踪或自动折射/适应。

Method and equipment for eye measurement acquisition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于眼睛度量采集的方法和设备
本公开涉及一种用于采集位于采集空间中的眼睛的眼睛度量的设备。该设备包括：至少一个光源，配置为朝向采集空间的发射光；相机，配置为从采集空间接收光以生成图像数据；以及分析单元，配置为从图像数据中提取至少一个度量。本公开还涉及相应的方法。
技术介绍
这种装置例如在EP-2696259-A1中公开，并且可以用作输入装置，允许用户使用他的眼睛去控制，例如计算机；或者进行行为研究，测试人如何对不同刺激反应，等等。这种系统的一般问题是如何使它们更有效和稳健，例如处理各种光学干扰。
技术实现思路
因此，本公开的一个目的是提供一种眼睛度量采集设备，其能够进行稳健的度量采集。该目的通过如权利要求1限定的装置实现。更具体地，在最初提到的类型的设备中，相机配置为经由至少第一和第二光路，相对于相机的光轴以不同角度从采集空间接收光。通过第一镜子接收至少第一光路的光，并且以这种方式相机通过第一和第二光路从采集空间的重叠部分接收光。因此，相机接收单个眼的至少两个表象。这意味着在单个图像中，可以生成眼睛的两个表象，并且可以从稍微不同的方向看到。即使第一子图像形式的一个表象，例如由于大的注视角度或用户的眼镜而失真，第二子图像形式的另一个表象可以提供对眼睛度量采集有用的信息。这提供了更稳健的度量采集。通常，第二光路的光可以通过第二镜子接收。此外，第一和第二光路可以具有超过最短长度的1％的长度差。这意味着产生的图像中的一个在相机焦距深度内的概率变得更大。因此，可以允许更小的焦距深度，例如使用更大的相机光圈，这允许更快的图像捕获。相机可以配置为从多个镜子接收光，每个镜子在采集空间和相机之间提供单独的光路，其成像了采集空间中与另一个镜子的区域重叠的区域。这提供了非常强大的捕获能力。多个镜子可以设置在面向采集空间的凹面上。镜子法线矢量与相机光轴之间的角度可能小于15°，这允许镜子向相机呈现相对平坦的图像。分析单元可以配置为确定闪烁光到瞳孔距离以确定用户的眼睛光轴，即注视角度。这允许产生的数据用于眼睛跟踪。分析单元还可以配置为通过基于单个眼睛的至少两个表象执行分析来确定用户的眼睛注视角度。这可以允许确定注视角度，甚至不会在眼角膜中产生闪烁光。替代地或与其组合，分析单元可以配置为记录用户的视网膜的图像以确定眼睛的屈光不正，或者可以配置为确定虹膜角度特征以确定用户的眼睛光学扭转。二向色滤光镜可以位于采集空间和第一镜子之间。这允许系统在可见光谱中显示对眼睛的刺激，同时例如在红外光谱中进行眼追踪。可以使用多于一个的这样的二向色镜，使得可以向例如右眼和左眼显示不同的内容，例如允许3D效果。光源通常可以产生红外光谱中的光。还考虑了相应的方法。附图说明图1示出了从侧面照亮的眼睛的捕获图像。图2示出了从靠近其光轴的位置照亮的眼睛的捕获图像。图3示意性地示出了用于采集眼睛度量的布置。图4示意性地示出了适合眼睛跟踪的布置。图5示意性地示出了适用于自动折射应用的布置。图6示出了图像采集布置的透视图。图7示出了利用图6的设置生成的图像的示例。图8示出了镜子的偏移以允许更浅的相机焦距深度。图9示出了图7的图像的后处理。图10示出了用于自动折射测量的镜子和光源设置的正视图。图11示出了可佩戴眼睛度量采集布置的第一示例。图12示出了可佩戴眼睛度量采集布置的第二示例。具体实施方式本公开总体涉及用于采集眼睛度量的设备和方法。可以通过发射光，借助于朝向眼睛的光源，捕获眼睛的图像以提供图像数据，以及分析数据以从中提取至少一个度量来实现这种采集。进行这种眼睛度量采集的示例性应用是眼睛跟踪和自动折射。通过眼睛跟踪是指注视矢量的测量，即眼睛看的方向、或眼睛相对于头部的运动。眼睛跟踪器可以用于例如行为研究，例如确定人如何对某些刺激作出反应，或作为输入装置，允许用户使用眼球运动来控制计算机。眼睛运动是作为一系列的扫视发生。扫视是指眼睛的两个连续固定之间的快速眼睛运动。人类扫视通常持续20到100毫秒，并且可以达到每秒高达800°的速度。许多随后检测到的注视向量描述了眼睛如何移动。通常，光源可以布置在眼睛的侧面。在眼睛1的最终图像中，如图1所示，在其角膜上产生可见的闪烁光3。通过测量闪烁光3和眼睛瞳孔5的中心的相对位置，可以获得眼睛的注视向量的测量。利用本眼睛度量采集装置，还可以在不使用闪烁光的情况下检测注视角度，这将进一步讨论。在下文中，使用了术语热镜和冷镜。通过冷镜是指包括二向色滤光的镜子，使得镜子反射可见光谱同时有效地传输更长(通常高于700nm)的红外波长。热镜以相反的方式起作用，在传输可见光谱的同时反射红外光。热镜和冷镜本身是众所周知的。可以设计一种已知的眼睛跟踪布置，例如，作为远程或移动式眼睛跟踪器。远程跟踪器从距离眼睛所在的采集空间一定距离的固定位置捕获眼睛的图像。另一方面，移动式跟踪器可以安装在用户的头部上，以自动补偿任何头部移动，或者可以布置成以其他方式动态地跟随用户的眼睛。用户在这里指的是其眼睛度量被采集的人。眼睛跟踪器可以设置有下巴托架以确保用户的头部仅移动少许，并且因此眼睛被限制在非常小的采集空间中。这允许使用超过500Hz的更高的相机帧速率，代价是用户被固定。或者，设计相机以允许更大的采集空间，例如，一个尺寸为40x30x25厘米的假想盒子，允许用户移动他的头部。然而，这限制了帧速率，因为难以以高速度读出具有高分辨率的图像。戴眼镜的用户可能会出现问题，因为可以读出一个或几个额外的闪烁光或反射，一个在角膜，其中在侧面的眼镜会产生不必要的反射。分析单元可能难以确定哪个闪烁光用于注视矢量检测。当眼镜坚固时，例如-6屈光度和大注视角度，这个问题可能特别明显。甚至可能检测到对于每只眼睛的额外的瞳孔，一个是通过眼镜看到的瞳孔，并且直接地在紧邻眼镜处再次看到同一瞳孔，因此使分析更加复杂。本公开旨在至少部分地减少一个或多个上述困难。通常，眼睛跟踪可以在电磁波谱的红外部分内进行。这降低了图像处理要求，仅需要处理有限的光谱，并且允许使用光谱的可见部分，例如向用户提供刺激。例如，使用冷镜可以通过从用户眼睛的光轴垂直反射图像来向用户显示可见图像，同时红外波长用于检测冷镜后面的光轴伸长时的眼睛运动。在这种情况下，用户看不到跟踪布置。通过自动折射是指用于评估用户眼睛的屈光不正的布置。通常，从靠近眼睛的光轴处看，图像从用户的眼睛中捕获。从以不同角度略微偏离光轴的位置顺序点亮光源。这意味着相机可以捕获眼睛视网膜的一组图像，即所谓的亮瞳7图像，如图2所示。通过比较许多这些图像，可以获得折射误差(球形和/或圆柱形的)的测量值。在本身已知的示例中，相机可以位于距眼睛大约1米的距离处，其中六个光源位于相机周围，围绕中心具有相机光轴的圆圈均匀地间隔开。在其他实施例中，相机可以极为靠近眼睛来定位。许多重复的自动折射测量可以提供适应度量。图3以简单的形式示意性地示出了根据本公开的用于眼睛度量采集的布置。光线以光束9的形式从光源11朝向眼睛1发射。如果该光源11位于远离眼睛1的光轴13的位置，则如前面图1所示，可以看到闪烁光3。相机15捕获眼睛1的图像。相机15通过第一光路17和第二光路19接收来自眼睛所在的采集空间29的光。第一光路17和第二光路19相对于相机的光轴和相对于眼睛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于采集位于采集空间(29)中的眼睛(1)的度量的设备，该设备包括：至少一个光源(11)，配置为朝向采集空间(29)发射光；相机(15)，配置为从采集空间(29)接收光以生成图像数据；和分析单元(14)，配置为从图像数据中提取至少一个度量，其特征在于，相机(15)配置为通过至少第一(17)和第二(19)光路从采集空间接收光，所述第一(17)和第二(19)光路相对于相机的光轴成不同角度，其中第一光路(17)的光通过第一镜子(21)接收，这样使得照相机通过第一和第二光路(17,19)从采集空间的重叠部分接收光，以便允许相机接收单个眼的至少两个表象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.15 SE 1651488-71.一种用于采集位于采集空间(29)中的眼睛(1)的度量的设备，该设备包括：至少一个光源(11)，配置为朝向采集空间(29)发射光；相机(15)，配置为从采集空间(29)接收光以生成图像数据；和分析单元(14)，配置为从图像数据中提取至少一个度量，其特征在于，相机(15)配置为通过至少第一(17)和第二(19)光路从采集空间接收光，所述第一(17)和第二(19)光路相对于相机的光轴成不同角度，其中第一光路(17)的光通过第一镜子(21)接收，这样使得照相机通过第一和第二光路(17,19)从采集空间的重叠部分接收光，以便允许相机接收单个眼的至少两个表象。2.根据权利要求1所述的设备，其中第二光路(19)的光通过第二镜子(23)接收。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一和第二光路(17,19)的长度差超过所述眼睛和所述相机之间的最短光路的1％。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述相机配置为从多个镜子接收光，每个镜子在所述采集空间和所述相机之间提供单独的光路，其将所述采集空间的与另一镜子区域重叠的区域进行成像。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述多个镜子设置在面向采集空间的凹面(39)上。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中每个镜子法线与相机的光轴之间的角度小于15°。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：HP·库尔茨，
申请(专利权)人：黑兹斯德哥尔摩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE