CN102467230A - 人体操控游标的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种人体眼球操控游标的方法与系统，该方法包含：一撷取步骤，由一撷取模块撷取一使用者的眼部影像；一定点取得步骤，由一定点取得模块取得一游标的判定点；一功能选择步骤，由一功能选择模块依据该眼部影像与该判定点，判断该使用者选择的功能，而可触发该游标以一既定可调整的速度移动；以及一游标定位步骤，由一游标定位模块在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。依据本发明的人体眼球操控游标的方法可避免以往需要使用者常常不断的执行复杂的校正流程，使用上造成极大的不方便以及产生不舒适的感觉，从而提高使用者的使用意愿。

Description

人体操控游标的方法与系统

技术领域

本发明是关于一种人体操控游标的方法与系统，特别是关于一种应用于人眼追踪的眼部操控游标的方法与系统。

背景技术

少数疾病患者与遭遇重大事故者，由于其中枢神经受损或其他因素，致使无法如常人股顺利地控制肢体或张口言语，即便患者或伤者本身保有意识及思考能力，但却难以完整表达。在此种状况下，患者或伤者与看护人员间便会因为沟通无法建立，产生许多不便的困扰，更无法藉由患者本身将自己的生理及心理状况反应给医护人员。

目前，现有技术中已有利用人眼追踪的方式，透过眼动仪检测人类眼睛注视方向。藉由检测人类眼睛视线，可以明确显示使用者感兴趣的地方，因此眼动仪也被广泛应用于人机介面的使用，可以判断分析眼睛的疾病，同时，也可以用在人类认知学的研究。

将眼动仪提供给罹患肌萎缩性侧索硬化症(渐冻人)或是重度肢体障碍如脊椎损伤者使用，使用者即可利用眼睛操控滑鼠，以提升这些病患日常生活上的需求，作为与外界沟通的桥梁。

眼动仪记录的是随着时间变化眼球转动的角度范围。要得到眼睛看哪里的数据，必须得到眼球转动角度相对于外在环境空间位置的对应。因此眼动仪更重要的功能是能够由凝视位置校正程序(calibration)来产生这个眼球转动角度与凝视空间位置之间对应方程式，用来计算随后的过程中取得的数据。

在校正程序中，会在呈现刺激的平面范围内，如电脑屏幕的多个位置上，一次呈现一个小圆点。受试者凝视出现在屏幕上出现的小圆点，此时眼动仪记录眼球转动的数据，然后小圆点将会出现在另一个位置上，受试者则必须移动眼睛盯住出现在新位置上的小圆点，眼动仪再次记录眼球转动的数据。一股实验的校正程序多使用平均分布在屏幕上9个位置来进行校正，称为九点校正程序(9 point calibration)。

眼动仪依据这9个凝视位置上眼球相对应的转动角度及屏幕上此9点的相对物理距离来产生估算公式，用来计算眼球转动角度应对应的屏幕上位置坐标。也可依据不同的实验需要采用3点、5点或13点的校正程序。校正用的凝视点越多，估算出来的眼睛凝视位置越精确，但所花费时间也越久。除此之外，复杂的校正流程常常需要不断的执行，在使用上造成极大的不方便。

但是由于残障人士通常行动困难，眼球转动的功能已经较差，还要辛苦动眼作多点的凝视校正程序，对于疾病患者与残障人士而言，实是太过困难。即便是生理状况正常的使用者，若眼球凝视多点，而且多要求使用者的头部在完全不能移动的状态下才能够使用，也难免会有不舒适的感觉，影响其使用意愿。

因此，如何提供一种人体操控游标的方法与系统，其能变得更方便使用者，避免于多点的校正程序过程中产生不舒适的感觉，从而提高使用者的使用意愿，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种人体眼球操控游标的方法与系统，其能避免以往需要使用者常常不断的执行复杂的校正流程，使用上造成极大的不方便以及产生不舒适的感觉，提高使用者的使用意愿。

为达上述目的，依据本发明的一种人体眼球操控游标的方法，包含以下步骤：一影像撷取步骤，由一影像撷取装置撷取一使用者的人体影像；一定点取得步骤，由一定点取得模块取得一游标的判定点；一功能选择步骤，由一功能选择模块依据该人体影像与该判定点，判断该使用者选择的功能，而可触发该游标移动；以及一游标定位步骤，由一游标定位模块在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。

依据本发明较佳实施例，该影像撷取步骤中，撷取该使用者的一眼部影像。

依据本发明较佳实施例，其更包含一影像分析步骤，由一影像分析模块处理该眼部影像，以取得一瞳孔数据。

依据本发明较佳实施例，该定点取得步骤中，于系统启始时，该使用者注视屏幕中心区域位置，以作为使用者操控该游标的依据。

依据本发明较佳实施例，该方向判断步骤中，判断该使用者眼睛的移动。

依据本发明较佳实施例，该游标定位步骤中，在该使用者眼睛做一次眨眼的动作时，停止该游标的移动。

依据本发明较佳实施例，其更包含一功能执行步骤，在该使用者眼睛做两次眨眼的动作时，执行一功能。

为达上述目的，依据本发明的一种人体眼球操控游标的系统，包含：一影像撷取装置，用于撷取一使用者的人体影像；一定点取得模块，连接该影像撷取装置，用于取得一游标的判定点；一功能选择模块，连接该定点取得模块，用于依据该人体影像与该判定点，判断该使用者选择的功能，而可触发该游标移动；以及一游标定位模块，连接该功能选择模块，用于在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。

依据本发明较佳实施例，该影像撷取装置撷取该使用者的一眼部影像。

依据本发明较佳实施例，其更包含一影像分析模块，连接该影像撷取装置，用于处理该眼部影像，以取得一瞳孔数据。

依据本发明较佳实施例，该定点取得模块于系统启始时，要求该使用者注视屏幕中心区域位置，以作为使用者操控该游标的依据。

依据本发明较佳实施例，该方向判断模块判断该使用者眼睛的移动。

依据本发明较佳实施例，该游标定位模块在该使用者眼睛做一次眨眼的动作时，停止该游标的移动。

依据本发明较佳实施例，其更包含一功能执行模块，连接该游标定位模块，用于在该使用者眼睛做两次眨眼的动作时，执行一功能。

承上所述，因依据本发明的人体眼球操控游标的方法与系统可不需要校正而从影像中判断上下左右等方向，从而可避免在校正过程中使用者因为不断的执行多点的凝视校正产生不舒适的感觉。与现有技术相较，应用本发明于眼控系统中，不仅可简化操作前的校正程序，最重要的是能保障使用者的感受，进而提高使用的意愿，是为一种人性化的设计。

附图说明

图1为依据本发明的一较佳实施例的一种人体操控游标的方法的步骤流程图；

图2为依据本发明的一较佳实施例的一种人体操控游标的系统的系统方块图；

图3为依据本发明的一较佳实施例的一种人体操控游标的方法与系统的功能选择画面；

图4为依据本发明的一较佳实施例的一种人体操控游标的方法与系统的另一功能选择画面；

图5为依据本发明的另一较佳实施例的一种人体操控游标的方法的步骤流程图；

图6为依据本发明的另一较佳实施例的一种人体操控游标的系统的系统方块图；

附图标号：

10：人体操控游标系统

12：影像撷取模块

14：影像分析模块

16：定点取得模块

18：功能选择模块

20：游标定位模块

60：人体操控游标系统

62：影像撷取模块

64：影像分析模块

66：定点取得模块

68：方向判断模块

70：游标定位模块

S100～S150：步骤

S500～S540：步骤

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的一种人体眼球操控游标的方法与系统，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参考图1所示，依据本发明较佳实施例的人体操控游标的方法包含以下步骤S100至步骤S150。于步骤S100，撷取一使用者的人体影像。以下将以非限制性实例，说明撷取该使用者的眼部影像。

于步骤S110，分析该眼部影像，以取得一瞳孔数据。分析的方式可例如利用预设的数据库，其储存有瞳孔中心、眼球轮廓、眼球图样、黑白色差变化或反光亮点等数据，经过比对分析后，取得所需的瞳孔数据。

于步骤S120，取得一游标的判定点。取得判定点的方式可例如于系统启始时，即要求使用者先注视屏幕中心区域位置，以取得系统判别的游标判定点，作为使用者操控该游标的依据。

于步骤S130，判断使用者眼睛注视的位置是在相对于该判定点的上下左右，而判定使用者选择的功能。例如在功能选择画面页提供使用者四个选择钮，请同时参考图3所示，四选择钮分别为图3所示的选择钮31～34，选择钮31供使用者选择左键按两下的功能，选择钮32供使用者选择左键按一下的功能，选择钮33供使用者选择右键按一下的功能，以及选择钮34供使用者选择游标移动选项的功能。

若使用者欲选择选择钮34的操控游标移动功能，使用者只需眼睛注视功能选择画面最下方的选择钮34，系统判别断使用者注视的位置是在相对于该判定点的下方，而判定使用者选择的功能为移动游标，故触发屏幕游标供使用者上下左右移动。选择钮31～33的选择方式，一样只需将眼睛移动到对应的选择钮上，不再赘述。

于步骤S140，选择钮34的操控游标移动功能被使用者选择后，系统可提供另一功能选择画面页供使用者选择四个方向，功能选择画面页可参考图4所示，在上下左右各设置一选择钮，供使用者选择游标的移动方向。例如使用者要求游标向右移动时，仅需将眼睛注视功能选择画面最右方的选择钮，系统判别断使用者注视的位置是在相对于该判定点的右方，而判定使用者选择向右移动游标，故游标便以一既定的速度向右移动游标。此时，图4所示的功能选择画面页隐藏起来，游标可移动至使用者指定的定位。

详细来说，使用者可移动眼睛，进行游标一维方向或二维方向的位置移动。一维方向的移动例如仅进行左右方向或上下方向的移动；二维方向则例如同时及/或分别进行上下左右方向的移动，减少移动所需时间。使用者眼睛移动时，依据眼部影像与判定点，判断移动该游标的方向。移动方式已举向右移动的例详述于上，不再赘述。

于步骤S150，在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。游标停止的方式可例如在该游标到达需求位置时，使用者眼睛做一次眨眼的动作，则系统就会判定游标到达定点并停止移动。屏幕上可显示图3所示的功能选择画面页，提供使用者四个选择钮选择功能。

在本实施例中，游标到达定点并欲执行该定点功能的方式，可将眼睛注视功能选择画面最上方的选择钮31。除此之外，亦可以搭配其他外在的辅助输入介面，如单键开关，微动开关等现有辅助器具。需注意者，以上说明仅为举例以方便了解，非用以限制本发明。

依据本发明的眼部操控游标的方法可避免以往需要使用者常常不断的执行复杂的校正流程，使用上造成极大的不方便以及产生不舒适的感觉，从而提高使用者的使用意愿。

上述人体操控游标的方法可实施于一人体操控游标系统。请参考图2所示，人体操控游标系统10包含一影像撷取模块12、一影像分析模块14、一定点取得模块16、一功能选择模块18以及一游标定位模块20。

影像撷取模块12是用于撷取一使用者的人体影像。以下将以非限制性实例，说明撷取该使用者的眼部影像。在本实施例中，影像撷取模块12例如但不限于电荷耦合元件(CCD)摄影机、互补金属氧化物半导体(CMOS)摄影机或其他可达成相同功能者。

当然，影像撷取模块12的数目亦无限制，在本发明的其他态样中，人体操控游标系统10可包含两个个影像撷取模块12，其各自对应于使用者的左右瞳孔。

影像分析模块14与影像撷取模块12连接，且影像分析模块14用于分析眼部影像以取得瞳孔数据。分析的方式可例如影像分析模块14利用例如预设的数据库，其储存有瞳孔中心、眼球轮廓、眼球图样、黑白色差变化或反光亮点等数据，经过影像分析模块14比对分析后，取得所需的瞳孔数据。

定点取得模块16与影像分析模块14连接，且定点取得模块16用于取得一游标的判定点。取得判定点的方式可例如于系统启始时，即要求使用者先注视屏幕中心区域位置，以取得系统判别的游标判定点，作为使用者操控该游标的依据。

功能选择模块18与定点取得模块16连接，且功能选择模块18依据使用者眼睛的影像与该判定点，判断该使用者选择的功能，而可触发选择的功能。请同时参考图3所示，例如使用者要求游标向右移动时，仅需将眼睛移动注视操控游标移动选择钮，系统即触发屏幕游标供使用者上下左右移动。

请同时参考图4所示，系统可提供另一功能选择画面页供使用者选择游标的四个移动方向。使用者再将眼睛注视功能选择画面最右方的选择钮，系统判别断使用者注视的位置是在相对于该判定点的右方，而判定使用者选择向右移动游标，故游标便以一既定的速度向右移动游标，游标可移动至使用者指定的定位。既定的速度可依据系统设定的速度，或依据使用者选择的速度。

详细来说，使用者可移动眼睛，进行游标一维方向或二维方向的位置移动。一维方向的移动例如仅进行左右方向或上下方向的移动；二维方向则例如同时及/或分别进行上下左右方向的移动，减少移动所需时间。使用者眼睛移动时，功能选择模块18依据眼部影像与判定点判断使用者的功能选择而可移动该游标。移动的方式已举向右移动的例详述于上，不再赘述。

游标定位模块20与功能选择模块18连接，且游标定位模块20用于在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。定位游标的方式可例如在该游标到达需求位置时，使用者眼睛做一次眨眼的动作，则系统就会判定游标到达定点并停止移动。

在本实施例中，亦可以搭配其他外在的辅助输入介面，如单键开关，微动开关等现有辅助器具。需注意者，以上说明仅为举例以方便了解，非用以限制本发明。

以下将参照相关图式，说明依本发明另一较佳实施例的一种人体眼球操控游标的方法与系统。请参考图5所示，依据本发明较佳实施例的人体操控游标的方法包含以下步骤S500至步骤S540。于步骤S500，撷取一使用者的人体影像。以下将以非限制性实例，说明撷取该使用者的眼部影像。

于步骤S510，分析该眼部影像，以取得一瞳孔数据。分析的方式可例如利用预设的数据库，其储存有瞳孔中心、眼球轮廓、眼球图样、黑白色差变化或反光亮点等数据，经过比对分析后，取得所需的瞳孔数据。

于步骤S520，取得一游标的判定点。取得判定点的方式可例如于系统启始时，即要求使用者先注视屏幕中心区域位置，以取得系统判别的游标判定点，作为使用者操控该游标的依据。

于步骤S530，判断使用者眼睛的移动而以一既定的速度移动游标。例如使用者要求游标向右移动时，仅需将眼睛移动到判定点右侧的区域即可，而游标便依据系统设定的速度持续向右移动。

详细来说，使用者可移动眼睛，进行游标一维方向或二维方向的位置移动。一维方向的移动例如仅进行左右方向或上下方向的移动；二维方向则例如同时及/或分别进行上下左右方向的移动，减少移动所需时间。使用者眼睛移动时，依据眼部影像与判定点，判断移动该游标的方向。移动方式已举向右移动的例详述于上，不再赘述。

于步骤S540，在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。游标停止的方式可例如在该游标到达需求位置时，使用者眼睛做一次眨眼的动作，则系统就会判定游标到达定点并停止移动。

在本实施例中，游标到达定点并欲执行该定点功能的方式，可使用眼睛的动作，例如两次眨眼。除此的外，亦可以搭配其他外在的辅助输入介面，如单键开关，微动开关等现有辅助器具。需注意者，以上说明仅为举例以方便了解，非用以限制本发明。

依据本发明的眼部操控游标的方法可避免以往需要使用者常常不断的执行复杂的校正流程，使用上造成极大的不方便以及产生不舒适的感觉，从而提高使用者的使用意愿。

上述人体操控游标的方法可实施于一人体操控游标系统。请参考图6所示，人体操控游标系统60包含一影像撷取模块62、一影像分析模块64、一定点取得模块66、一方向判断模块68以及一游标定位模块70。

影像撷取模块62是用于撷取一使用者的人体影像。以下将以非限制性实例，说明撷取该使用者的眼部影像。在本实施例中，影像撷取模块62例如但不限于电荷耦合元件(CCD)摄影机、互补金属氧化物半导体(CMOS)摄影机或其他可达成相同功能者。

当然，影像撷取模块62的数目亦无限制，在本发明的其他态样中，人体操控游标系统60可包含二个影像撷取模块62，其各自对应于使用者的左右瞳孔。

影像分析模块64与影像撷取模块62连接，且影像分析模块64用于分析眼部影像以取得瞳孔数据。分析的方式可例如影像分析模块64利用例如预设的数据库，其储存有瞳孔中心、眼球轮廓、眼球图样、黑白色差变化或反光亮点等数据，经过影像分析模块64比对分析后，取得所需的瞳孔数据。

定点取得模块66与影像分析模块64连接，且定点取得模块66用于取得一游标的判定点。取得判定点的方式可例如于系统启始时，即要求使用者先注视屏幕中心区域位置，以取得系统判别的游标判定点，作为使用者操控该游标的依据。

方向判断模块68与定点取得模块66连接，且方向判断模块68用于判断使用者眼睛的移动而以一既定的速度移动游标。例如使用者要求游标向右移动时，仅需将眼睛移动到判定点右侧的区域即可，而游标便依据系统设定的速度持续向右移动。

详细来说，使用者可移动眼睛，进行游标一维方向或二维方向的位置移动。一维方向的移动例如仅进行左右方向或上下方向的移动；二维方向则例如同时及/或分别进行上下左右方向的移动，减少移动所需时间。使用者眼睛移动时，方向判断模块68依据眼部影像与判定点移动该游标。移动的方式已举向右移动的例详述于上，不再赘述。

游标定位模块70与方向判断模块68连接，且游标定位模块70用于在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。定位游标的方式可例如在该游标到达需求位置时，使用者眼睛做一次眨眼的动作，则系统就会判定游标到达定点并停止移动。

在本实施例中，游标到达定点并欲执行该定点功能的方式，可使用眼睛的动作，例如两次眨眼。除此之外，亦可以搭配其他外在的辅助输入介面，如单键开关，微动开关等现有辅助器具。需注意者，以上说明仅为举例以方便了解，非用以限制本发明。

本实施例所示的人体操控游标系统60虽以影像撷取模块62、影像分析模块64、定点取得模块66、方向判断模块68以及游标定位模块70整合为单一电子结构为例作说明，然而本领域技术人员当知，人体操控游标系统60亦可结合于既有个人电脑使用。例如将影像撷取模块62结合于既有个人电脑的显示器，影像分析模块64、定点取得模块66、方向判断模块68以及游标定位模块70则可实施于既有个人电脑的主机。

以上实例虽以瞳孔数据为例说明如何进行对位，然而本领域技术人员当知，亦可以脸部特征进行对位。依据本发明的一种操控游标的方法，其包含以下步骤：撷取一脸部影像；取得一游标的判定点；依据该脸部影像与该判定点，判断该使用者脸部的移动而以一既定的速度移动该游标；以及在该游标到达该使用者指定的定位后，停止该游标的移动。

脸部操控游标的方法与系统，其步骤流程、执行方法或组成模块皆与图1、图5与图2、图6所示相同，于此不再赘述。但其中特别需要说明的是，本发明可使用眼球上下左右移动与眼睛眨眼动作的简易组合方式，达到操控游标的目的。本发明亦可使用脸部上下左右移动与脸部的简易动作组合方式操控游标。同样的，本发明可使用手部上下左右移动与手部的简易动作组合操控游标。

综上所述，利用本发明的人体操控游标的方法与系统，可避免以往需要使用者常常不断的执行复杂的校正流程，使用上造成极大的不方便以及产生不舒适的感觉，提高使用者的使用意愿。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。

Claims (10)

1.一种人体操控游标移动的方法，其特征在于，所述人体操控游标移动的方法包含：

一影像撷取步骤，由一影像撷取装置撷取一使用者的人体影像；

一定点取得步骤，由一定点取得模块取得一游标的判定点；

一功能选择步骤，由一功能选择模块依据所述人体影像与所述判定点，判断所述使用者选择的功能，而可触发所述游标移动；以及

一游标定位步骤，由一游标定位模块在所述游标到达所述使用者指定的定位后，停止所述游标的移动。

2.如权利要求1所述的人体操控游标移动的方法，其特征在于，所述影像撷取步骤中，撷取所述使用者的一眼部影像。

3.如权利要求2所述的人体操控游标移动的方法，其特征在于，所述的人体操控游标移动的方法更包含一影像分析步骤，由一影像分析模块处理所述眼部影像，以取得一瞳孔数据。

4.如权利要求2所述的人体操控游标移动的方法，其特征在于，在所述定点取得步骤中，于系统启始时，所述使用者注视屏幕中心区域位置，以作为使用者操控所述游标的依据。

5.如权利要求2所述的人体操控游标移动的方法，其特征在于，所述功能选择步骤中，判断所述使用者眼睛的移动。

6.如权利要求2所述的人体操控游标移动的方法，其特征在于，所述游标定位步骤中，在所述使用者眼睛做一次眨眼的动作时，停止所述游标的移动。

7.一种人体操控游标移动的系统，其特征在于，所述人体操控游标移动的系统包含：

一影像撷取装置，用于撷取一使用者的人体影像；

一定点取得模块，连接所述影像撷取装置，用于取得一游标的判定点；

一功能选择模块，连接所述定点取得模块，用于依据所述人体影像与所述判定点，判断所述使用者选项，而可触发所述游标移动；以及

一游标定位模块，连接所述功能选择模块，用于在所述游标到达所述使用者指定的定位后，停止所述游标的移动。

8.如权利要求7所述的人体操控游标移动的系统，其特征在于，所述影像撷取装置撷取所述使用者的一眼部影像。

9.如权利要求8所述的人体操控游标移动的系统，其特征在于，所述的人体操控游标移动的系统更包含一影像分析模块，连接所述影像撷取装置，用于处理所述眼部影像，以取得一瞳孔数据。

10.如权利要求8所述的人体操控游标移动的系统，其特征在于，所述的定点取得模块于系统启始时，要求所述使用者注视屏幕中心区域位置，以作为使用者操控所述游标的依据。

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