一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统及方法，包括镜架，镜架上设有Alvarez透镜变焦系统，镜架上设有摄像头。方法包括：将眼镜按标准戴好；通过摄像头获取图像并传输；使用Alvarez透镜变焦系统处理图像并获取数据；通过计算得到水平视距；根据计算结果调整镜片的光焦度。上述技术方案利用摄像头捕捉左右眼的图像并结合三维坐标系进行计算，得到双目视距，然后将双目视距信号输出，控制可调焦镜片的光焦度变化，实现自动调焦，避免用户使用时频繁摘戴眼镜，提高了眼镜佩戴的舒适度和便捷程度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统及方法
本专利技术涉及光学变焦领域，尤其涉及一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统及方法。
技术介绍
随着人口逐渐步入老龄化，老年人口所占的比重越来越大。伴随着人的衰老，眼球的晶状体逐渐硬化、增厚，而且眼部肌肉的调节能力也随之减退，当看近物时，由于影像投射在视网膜上无法聚焦，看近距离物体就会变得模糊不清。一般情况下，验光配镜是最可靠、有效的方法，目前，老花眼镜主要有单光(单焦)镜、双光(双焦)镜以及渐变多焦镜。单光镜和双光镜较为常见，但存在使用不便的问题，相比于常见的单光镜和双光镜，渐变多焦镜是通过同一个镜片上不同的区域看到近、中、远距离的物体，它很好的解决了双光镜造成的中间的视力模糊问题，是目前为止比较理想的矫正老视的方法，它在保证了清晰近视力的同时，还保证了良好的中远距视力，但是焦点固定并不能完全适应人眼的需求，框架眼镜的镜片和角膜的顶点有一定的距离，致使高度数镜片有一定的放大率，容易使配戴者有一定的不适和眩晕感。中国专利文献CN108873337A公开了一种“手动液压调节视野视力变焦头盔”。包括头盔本体，所述头盔本体设置有镜框和镜片，所述镜片设置有第一镜片组件和第二镜片组件，所述第一镜片组件设置有不同用户能够根据自身视力设置不同视力度数范围的视力调节装置，所述第二镜片组件设置有用户能够根据在不同环境下设置不同视野远近的视野调节装置，所述视力调节装置和视野调节装置采用手动液压调节结构，所述手动液压调节结构与镜框和/或头盔本体连接，并与镜片连接，所述镜片设置有容纳腔，所述容纳腔与手动液压调节结构连接。上述技术方案采用手动调节镜片光焦距，不仅佩戴时手动调焦产生晃动影响佩戴效果，且难以准确调节焦距。
技术实现思路
本专利技术主要解决原有的眼镜焦度调节不便的技术问题，提供一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统及方法，利用摄像头捕捉左右眼的图像并结合三维坐标系进行计算，得到双目视距，然后将双目视距信号输出，控制可调焦镜片的光焦度变化，实现自动调焦，避免用户使用时频繁摘戴眼镜，提高了眼镜佩戴的舒适度和便捷程度。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统，包括镜架，其特征在于，镜架上设有Alvarez透镜变焦系统，镜架上设有摄像头。通过摄像头采集所需的角度、距离等数据，将数据传输到Alvarez透镜变焦系统，经过计算分析，进行变焦，自动调整到适合用户的焦距。作为优选，所述的Alvarez透镜变焦系统安装在镜架的镜片安装处。该变焦系统由两个镜片组成，通过反向移动垂直于光轴方向的两个镜片实现变焦功能。每个镜片包含一个平面和一个自由曲面，第二个镜片中的自由曲面由第一个镜片中的自由曲面旋转180°得到。当两个镜片完全对齐，整体作用等效于平行玻璃板；当两个镜片凸面部分相对，整体作用等效于凸透镜，会聚光束；当两个镜片凹面部分相对，整体作用等效于凹透镜，发散光束。作为优选，所述的摄像头包括左眼摄像头和右眼摄像头，左眼摄像头安装在Alvarez透镜变焦系统左侧，镜头朝向左眼球；右眼摄像头安装在Alvarez透镜变焦系统右侧，镜头朝向右眼球。摄像头方向分别对准左右眼的部位，确保实时获取完整的眼部图像。作为优选，所述的左眼摄像头和右眼摄像头的高度与左右眼球的高度一致。一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：①将眼镜按标准戴好；将眼睛戴正，调节确保左眼摄像头和右眼摄像头左右眼球的高度一致，能够实时获取完整的眼部图像。②通过摄像头获取图像并传输；将图像传输至Alvarez透镜变焦系统进行计算。③使用Alvarez透镜变焦系统处理图像并获取数据；Alvarez透镜变焦系统包括可变焦镜片和处理芯片，通过处理芯片对图像进行处理，获取计算数据。人眼的直径在22-25mm之间，眼球转动的几何中心位于光轴上，距离视网膜13mm处，结合人眼的生理构造通过标定得到双目眼球几何中心OL和OR。④通过计算得到水平视距；先记录佩戴者视轴平行时的瞳孔中心坐标CL(x1，y1，0)、CR(x2，y2，0)作为初始位置，此时的视轴与坐标系x轴平行，光轴与视轴的夹角即为Alpha角，然后通过公式进行计算。⑤根据计算结果调整镜片的光焦度。在视距较远时，视轴角度变化较小，不易观察，因此对于较远距离的视距变化不做讨论。作为优选，所述的步骤2调节摄像头使镜头方向分别对准左右眼，确保实时获取完整的眼部图像。作为优选，所述的步骤3处理图像得到双目的瞳孔中心CL和CR，还有Alpha角，结合人眼的生理构造通过标定得到双目眼球几何中心OL和OR，选择OL作为坐标原点建立坐标系。作为优选，所述的Alpha角为视轴与光轴之间存在的夹角，视轴通过晶状体与视网膜的交点为黄斑中心凹。作为优选，所述的步骤4中水平视距计算公式为：其中，以人眼注视的目标S、双目眼球几何中心OL和OR为顶点构建三角形，h为三角形底边上的高，θL为左眼球与目标S夹角，θR为右眼球与目标S夹角。本专利技术的有益效果是：利用摄像头捕捉左右眼的图像并结合三维坐标系进行计算，得到双目视距，然后将双目视距信号输出，控制可调焦镜片的光焦度变化，实现自动调焦，避免用户使用时频繁摘戴眼镜，提高了眼镜佩戴的舒适度和便捷程度。附图说明图1是本专利技术的一种俯视效果图。图2是本专利技术的Alpha角测量原理图。图3是本专利技术的双目眼球几何中心距离测量原理图。图4是本专利技术以OL作为坐标原点的坐标轴图。图5是本专利技术采用三角定位法确定视距的效果图。图中1眼球，1.1光轴，1.2视轴，1.3视网膜，1.4晶状体，1.5Alpha角，1.6黄斑中心凹，2镜架，3左眼摄像头，4右眼摄像头，5Alvarez透镜变焦系统。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例的一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统及方法，如图1所示，包括镜架2，镜架2上设有Alvarez透镜变焦系统5，Alvarez透镜变焦系统5安装在镜架2的镜片安装处。该变焦系统由两个镜片组成，通过反向移动垂直于光轴方向的两个镜片实现变焦功能。每个镜片包含一个平面和一个自由曲面，第二个镜片中的自由曲面由第一个镜片中的自由曲面旋转180°得到。当两个镜片完全对齐，整体作用等效于平行玻璃板；当两个镜片凸面部分相对，整体作用等效于凸透镜，会聚光束；当两个镜片凹面部分相对，整体作用等效于凹透镜，发散光束。镜架2上设有摄像头，摄像头包括左眼摄像头3和右眼摄像头4，左眼摄像头3安装在Alvarez透镜变焦系统5左侧，镜头朝向左眼球；右眼摄像头4安装在Alvarez透镜变焦系统5右侧，镜头朝向右眼球。通过摄像头采集所需的角度、距离等数据，将数据传输到Alvarez透镜变焦系统，经过计算分析，进行变焦，自动调整到适合用户的焦距。一种基于眼球追本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统，其特征在于，包括镜架(2)，其特征在于，镜架(2)上设有Alvarez透镜变焦系统(5)，镜架(2)上设有摄像头。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统，其特征在于，包括镜架(2)，其特征在于，镜架(2)上设有Alvarez透镜变焦系统(5)，镜架(2)上设有摄像头。


2.根据权利要求1所述的一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统，其特征在于，所述Alvarez透镜变焦系统(5)安装在镜架(2)的镜片安装处。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统，其特征在于，所述摄像头包括左眼摄像头(3)和右眼摄像头(4)，左眼摄像头(3)安装在Alvarez透镜变焦系统(5)左侧，镜头朝向左眼球；右眼摄像头(4)安装在Alvarez透镜变焦系统(5)右侧，镜头朝向右眼球。


4.根据权利要求3所述的一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统，其特征在于，所述左眼摄像头(3)和右眼摄像头(4)的高度与左右眼球的高度一致。


5.一种基于眼球追踪的视距检测自动变焦系统的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将眼镜按标准戴好；
②通过摄像头获取图像并传输；
③使用Alvarez透镜变焦系统处理图像并获取数据；
④通过计算得到水平视距；
⑤根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯昌伦，任驿泽，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33