瞳孔定位方法及系统技术方案

一种瞳孔定位方法及系统，所述方法包含下述步骤：撷取使用者的眼部影像，并利用眼部影像定位出一瞳孔中心及一反光点；以瞳孔中心至反光点的距离界定出一距离值，并以瞳孔中心位置界定一基准线配合反光点相对于瞳孔中心的一向量界定出一角度值；利用观看不同位置的距离值及角度值得到的一角度－距离分布图，借此换算观看屏幕任一点时对应于屏幕的位置。本发明专利技术无须在人体佩带额外装备且无须复杂计算，能对计算机指针的定位功能更为准确且有效的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种瞳孔定位方法及系统，特别是涉及一种可用眼睛控制计算机的瞳 孔定位方法及系统。
技术介绍
目前人眼追踪(Eye tracking)技术以是否与人眼接触区分为接触式及非 接触式， 接触式人眼追踪技术可区分为搜寻线圈法及眼电图法，非接触式人眼追踪技术主要是以视 觉辨识为基础(Vision based)，可区分为头戴式(Head-mount)或免头戴式(Free-head)。在接触式人眼追踪技术方面，搜寻线圈法(Search coil)是让使用者配戴具有感 应线圈的软式镜片，当使用者转动眼球进而带动镜片时，感应线圈会因为磁通量变化产生 感应电动势，此电动势大小即代表眼球偏转的角度，但是此方法的缺点在于容易受到使用 者眼球状况的影响，如眼部的分泌物等，且软式镜片是双层结构，会影响使用者的视力；至 于眼电图(EOG)法，则是在眼部周围贴附多数电极，并利用所述电极侦测眼球转动所产生 的电压差来判断其上下左右的角度，缺点是脸部贴附电极的皮肤电阻容易因为角质分泌使 得取得的电讯号不稳定，且仅能记录眼球的巨转向而无法记录较微小的角度变化。在头戴式人眼追踪技术方面，使用者必须配戴一附有小型摄影机的眼镜，由于眼 部及摄影机的相对距离固定，如此就不会因为脸部偏移或眼部的相对距离变化导致判断不 准确，因而在使用者使用时就必须将眼镜固定于头部借此固定小型摄影机与眼睛的相对位 置，对使用者而言不但不方便也不舒适。免头戴式人眼追踪技术方面，国外有配合屏幕及双CXD摄影机的眼部追踪器(Eye trackers)，台湾较有名的则有林宸生等人使用屏幕及单CCD摄影机的相关研究。然而，前 述的免头戴式人眼追踪技术采用较复杂的运算，另外，双CCD摄影机的眼部追踪器虽然可 以对指标精确定位，但是造价十分昂贵，且需要采用两个CCD摄影机。以往眼控技术的缺失是无论接触式或非接触式在实施时，由于需要精准的定位， 而精准定位需搭配昂贵的软硬件设备，如此一来，使眼控技术无法普及化让一般大众也能 使用。
技术实现思路
为了克服现有的眼控技术需昂贵设备才有高精确度的问题，本专利技术提供一种能只 需程序判断就能准确定位的瞳孔定位方法。于是，本专利技术瞳孔定位方法解决其技术问题所采用的技术方案是利用一种可由程 序软件实现的瞳孔定位方法，所述方法是在一使用者注视一屏幕时，撷取使用者的眼部影 像，并利用眼部影像定位出一瞳孔中心及一反光点；以瞳孔中心至反光点的距离界定出一 距离值，并以瞳孔中心位置界定一基准线配合反光点相对于瞳孔中心的一向量界定出一角 度值；利用观看不同位置的距离值及角度值得到的一角度-距离分布图后，以观看任一位 置的距离值及角度值依据一预定方式在角度-距离分布图对应得到一坐标点，借此换算观看屏幕任一点时对应于屏幕的位置，最后定位出使用者观看屏幕的位置。使用者只需安装 本专利技术方法的计算机程序软件进行判别，就能达到高精确度的目的。为了克服现有的眼控技术需昂贵设备的问题，本专利技术提供一种能只需简单设备就能准确定位的瞳孔定位系统。于是，本专利技术瞳孔定位系统解决其技术问题所采用的技术方案是包括一发射一光 束照射一使用者眼部的光源、一撷取使用者的眼部影像的摄影机及一运算模块；运算模块 具有一特征定位单元、一距离-角度处理单元及一坐标换算单元。特征定位单元取得眼部影像并定位出一瞳孔中心及一反光点；距离-角度处理单 元以瞳孔中心至反光点的距离界定出一距离值，并以瞳孔中心位置界定一基准线配合反光 点相对于瞳孔中心的一向量界定出一角度值；坐标换算单元利用观看不同位置的距离值及 角度值得到的一角度-距离分布图后，以观看任一位置的距离值及角度值依据一预定方式 在角度-距离分布图对应得到一坐标点，借此换算观看屏幕任一点时对应于屏幕的位置。借此，使用者只需具备前述的光源、摄影机及运算模块，无须其它昂贵的设备，因 此能达到降低硬件成本的目的。本专利技术整体的有益效果在于无须在人体佩带额外装备而能降低成本，并利用观 看不同位置的得到的角度-距离分布图来换算观看屏幕任一点时对应于屏幕的位置，因此 无须复杂计算而能对定位功能更为准确且有效的控制。附图说明图1是一示意图，说明本专利技术瞳孔定位系统的较佳实施例；图2是一示意图，说明以瞳孔中心配合反光点界定出一距离值及一角度值；图3是一流程图，说明本专利技术的瞳孔定位方法的较佳实施例；图4是一流程图，说明本专利技术的瞳孔定位系统使用的分组对应法的实施例中训练 阶段的流程；图5是一示意图，说明屏幕划分为多组区域，但每次只显示其中一组区域；图6是一示意图，说明瞳孔中心及反光点的定位方法；图7是一示意图，说明距离值及角度值与屏幕各组区域的距离-角度差异；图8是一示意图，说明区域“1”至“16”的距离_角度分布图，且以距离值Li及角 度值θ i可对应在角度-距离分布图中得到一坐标点；图9是一流程图，说明本专利技术的瞳孔定位系统使用的分组对应法的实施例中应用 阶段的流程；图10是一示意图，说明对应各区域得到的距离-角度的点集合会得到一不规则的 扇形分布；图11是一示意图，说明以少数距离-角度点所画出的一扇形，利用一扭正运算可 转换成一较为规则的矩形，然后再将矩形的位置对应至屏幕的坐标；图12是一流程图，说明本专利技术的瞳孔定位系统使用的内插对应法的实施例中应 用阶段的流程；图13是一流程图，说明本专利技术的瞳孔定位系统使用的内插对应法的实施例中应 用阶段的流程。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明 在本专利技术被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件是以相 同的编号来表示。一、系统架构及方法概念参阅图1，本专利技术瞳孔定位系统1的较佳实施例包括一光源11、一摄影机12、一运 算模块13及一屏幕14 ；运算模块13包括一训练单元130、一特征定位单元131、一距离-角 度处理单元132及一坐标换算单元133。本较佳实施例中，运算模块13是一储存媒体记录的计算机程序，用以令计算机执 行本专利技术的瞳孔定位方法，所述方法依照下列步骤实施参阅图1至图3，训练单元130是每次在屏幕14显示一目标区域供使用者观看，接 续执行步骤301及步骤302后再显示另一目标区域供使用者观看，直到一预定数量的目标 区域都显示完毕；特征定位单元131取得一使用者4的眼部影像401，并定位出一瞳孔中心 41及一反光点42 (步骤301)，且眼部影像401由摄影机12拍摄，反光点42是利用光源11 发射一光束照射人眼反射而得。接着，距离-角度处理单元132以瞳孔中心41至反光点42的距离界定出一距离 值L，并以瞳孔中心41位置界定一基准线(即水平轴)配合反光点42相对于瞳孔中心41 的一向量43界定出一角度值θ (步骤302)。然后，坐标换算单元133利用观看不同位置的距离值L及角度值θ得到的一角 度_距离分布图(步骤303)，前述训练阶段的步骤301至步骤303完毕后，即进入应用阶 段，让使用者观看屏幕14的任一位置时，令所述位置的距离值及角度值依据一预定方式在 角度-距离分布图对应得到一坐标点(步骤304)，如此就可以得到观看屏幕14任一点时对 应于屏幕14的位置。需说明的是，本专利技术定义角度值θ为负数时，依据下述公式将其转换为0度至180 度之间的角度if Angle 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瞳孔定位方法，用以在一使用者注视一屏幕时定位出使用者观看屏幕的位置，其特征在于：所述方法包含下述步骤：（１）撷取使用者的眼部影像，并利用眼部影像定位出一瞳孔中心及一反光点；（２）以瞳孔中心至反光点的距离界定出一距离值，并以瞳孔中心位置界定一基准线配合反光点相对于瞳孔中心的一向量界定出一角度值；及（３）利用观看不同位置的距离值及角度值得到的一角度－距离分布图；及（４）以观看任一位置的距离值及角度值依据一预定方式在角度－距离分布图对应得到一坐标点，借此得到观看屏幕任一点时对应于屏幕的位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新民，
申请(专利权)人：由田新技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]