CN104580943B - 影像感测系统和方法以及眼球追踪系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种影像感测系统及方法，所述影响感测系统包含：控制器以及影像感测模块。其中若影像感测模块以低分辨率执行影像感测且控制器感测到触发动作，则控制器控制影像感测模块改以高分辨率执行影像感测。还公开了一种眼球追踪系统及方法，所述眼球追踪系统包括显示器、控制器和影像感测模块，其中该控制器使该影像感测模块以低分辨率执行影像感测来判断使用者是否有观看该显示器，若该影像感测模块使用该低分辨率且该控制器感测到触发动作，则该控制器控制该影像感测模块改以高分辨率执行该影像感测来追踪该使用者的视线。

Description

影像感测系统和方法以及眼球追踪系统和方法

技术领域

本发明涉及一种影像感测系统和方法以及眼球追踪系统和方法，特别涉及一种可施行不同分辨率的影像感测的影像感测系统和方法以及眼球追踪系统和方法。

背景技术

现有技术的眼球追踪装置可让使用者以视线来控制电子装置。图1绘示了现有技术的眼球追踪装置100的示意图。如图1所示，使用者U可使用其视线来移动眼球追踪装置的显示器D上的游标Cr。眼球追踪装置100会包含一个影像感测模块101，其会感测包含使用者的影像来判断其视线的位置。而如何感测影像来计算出使用者视线的位置是熟知此项技艺者所知悉，故在这里不再赘述。

然而，即使使用者站在眼球追踪装置100前，也不一定会使用视线来操纵眼球追踪装置100，因为其有可能只是站在眼球追踪装置100前观看其它东西，或是观看显示器D上的其它内容。或者，影像感测模块101感测影像的目的仅是是了计算环境光的强度。然而，现有的眼球追踪装置100中的影像感测模块101都是以固定的分辨率来感测影像(也就是，用以感测影像的像素个数)。若分辨率太低，则难以判断使用者的视线，若分辨率太高，则会消耗较多的电能并有较大的计算量。

发明内容

因此本发明一个目的是公开一种可使用不同分辨率的影像感测的影像感测系统及影像感测方法。

本发明另一个目的是公开一种可使用不同分辨率的影像感测的眼球追踪系统及眼球追踪方法。

本发明一个实施例公开了一种影像感测系统，包含：控制器；以及影像感测模块。其中若影像感测模块以低分辨率执行影像感测且控制器感测到触发动作，则控制器控制影像感测模块改以高分辨率执行影像感测。

本发明另一实施例公开了一种眼球追踪系统，包含：显示器；控制器；以及影像感测模块。其中控制器使影像感测模块以低分辨率执行影像感测来判断使用者是否有观看该显示器，若影像感测模块使用低分辨率且控制器感测到触发动作，则控制器控制影像感测模块改以高分辨率执行影像感测来追踪使用者的视线。

根据前述实施例可得到相对应的影像感测方法和眼球追踪方法。在此不再赘述。

通过前述的实施例，本发明可根据不同的功能来使用低分辨率的影像感测或高分辨率的影像感测，以避免掉现有技术中使用固定分辨率的影像感测所产生的问题。

附图说明

图1绘示了现有技术的眼球追踪系统的示意图。

图2、图3绘示了本发明一实施例的眼球追踪系统的方块图。

图4绘示了本发明另一实施例的眼球追踪系统的方块图。

图5、图6以及图7分别绘示了不同的可施行低分辨率影像感测以及高分辨率影像感测的影像感测模块。

其中，附图标记说明如下：

100、200眼球追踪系统

201控制器

101、203、500、600、700影像感测模块

D显示器

H高分辨率影像传感器

L低分辨率影像传感器

P₁₁-P₂₄像素

PM像素矩阵

R_S小区域

R_L大区域

SP特定区域

U使用者

具体实施方式

图2、图3绘示了本发明一实施例的眼球追踪系统的方块图。如图2所示，眼球追踪系统200包含一显示器D、一控制器201以及一影像感测模块203。影像感测模块203包含一高分辨率影像传感器H以及一低分辨率影像传感器L。控制器201使影像感测模块203以一低分辨率执行影像感测来判断使用者U是否有观看显示器D(即开启低分辨率影像传感器L而关闭高分辨率影像传感器H)，若影像感测模块203使用低分辨率且控制器201感测到一触发动作，则控制器201控制影像感测模块203改以一高分辨率执行影像感测来追踪使用者U的视线(即开启高分辨率影像传感器H而关闭低分辨率影像传感器L)。

举例来说，在图2中使用者U并未观看显示器D，因此影像感测模块203使用低分辨率来感测影像以判断使用者U是否有观看显示器D。而在图3中，使用者U执行一触发动作，影像感测模块203改以一高分辨率执行影像感测来追踪使用者U的视线。这样一来，可以较少电能以及较低运算量来判断使用者U是否有观看显示器D，然后以高分辨率的影像感测来使视线判断较为精准。除了前述以分辨率来做为参数的机制外，更可加入感光度的参数来以在影像质量以及电能消耗量中取得一较佳的平衡点。举例来说，高分辨率影像传感器H因为其已具有较高的分辨率，影像的质量已足以用来判断，因此可使用一低感光度来节省电能的消耗。相反的，低分辨率影像传感器L因为其分辨率较低，因此可使用一高感光度来让影像可维持一定的质量以利于判断。但前述例子非用以限定本发明的范围，本发明当可以不同分辨率搭配各种不同的感光度。

多种不同的动作可做为触发动作。举例来说，可如图3般，当使用者U的视线停留在显示器D上的一特定点至少一预定时间区间时，即触发视线追踪功能。或者，使用者U可执行一特定手势来触发。或者，使用者启动一硬件开关或软件开关(例如显示器D上显示的符号)来触发。触发动作也可是上述动作的组合，例如当使用者U的视线停留在显示器上D的一特定点至少一预定时间区间且使用者启动一开关时才触发。然请留意，触发动作不受限于上述的动作。

前述的使用低分辨率的影像感测不限在感测使用者的视线是否落在显示器上，也可是其它功能所用。举例来说，当控制器201使影像感测模块203感测环境光并判断环境光的强度时，影像感测模块203使用低分辨率来感测环境光。在一实施例中，控制器201在使影像感测模块203自低分辨率切换至高分辨率前，会使影像感测模块203使用低分辨率来感测环境光。这样可在切换至高分辨率后，可直接使用已得知的环境光参数来感测影像，而不须以高分辨率再重新感测计算一次，可减少收敛时间。

或者，控制器201使影像感测模块203使用低分辨率来执行影像感测，来判断使用者U是否有穿戴一配件装置的动作。这个配件装置可能是眼镜、帽子等会影响视线判断的物品，或者是可辅助控制器201追踪使用者U的视线的装置例如附有小型摄像机的眼镜等。眼球追踪系统200在这些不同状况下须有不同的计算方式，因此可使用判断使用者U是否有穿戴一配件装置的动作来辅助判断视线。

在图3的实施例中，不论眼球追踪系统200是否有进入视线追踪模式，当眼球追踪系统200欲对使用者U进行虹膜辩识或身份认证时，控制器201会控制影像感测模块203以高分辨率执行影像感测以执行虹膜辩识或身份认证。在图3的实施例中，当使用者U被眼球追踪系统200告知要进行虹膜辩识或身份认证，或者自己希望进行虹膜辩识或身份认证时，可让使用者注视显示器D上的一特定区域SP，然后影像感测模块203会以高分辨率感测这个区域的影像来进行虹膜辩识或身份认证。但并不限定虹膜辩识和身份认证仅能以这些方式来进行。

在前述实施例中，影像感测模块203是使用独立的两影像传感器来施行低分辨率的影像感测和高分辨率的影像感测。然而，影像感测模块也可以其它的方式来施行低分辨率的影像感测和高分辨率的影像感测。图5、图6以及图7绘示了可施行低分辨率影像感测以及高分辨率影像感测的影像感测模块的其它例子。在图5的例子中，影像感测模块500(即图2图3中的影像感测模块203)包含一像素矩阵PM，当影像感测模块500以高分辨率执行影像感测时直接使用像素矩阵PM的所有像素来执行影像感测，而当影像感测模块203以低分辨率执行影像感测时则施行像素合并(pixel binning)至像素矩阵PM来执行影像感测。举例来说，若像素矩阵PM包含像素P₁₁、P₁₂、P₁₃、P₁₄、P₂₁、P₂₂、P₂₃、P₂₄，则影像感测模块500以高分辨率执行影像感测时会使用像素P₁₁、P₁₂、P₁₃、P₁₄、P₂₁、P₂₂、P₂₃、P₂₄，而影像感测模块500以低分辨率执行影像感测时则会将像素P₁₁、P₁₂、P₂₁、P₂₂合并为一个像素，而将像素P₁₃、P₁₄、P₂₃、P₂₄合并为另一个像素。然请留意本发明并不限定将4个像素合并成1个，也不限在图5中的配置方式，以其它个数或配置方式执行像素合并来执行低分辨率的影像感测均应在本发明的范围之内。

在图6的实施例中，影像感测模块600也包含一像素矩阵PM，当影像感测模块600以低分辨率执行影像感测时使用像素矩阵600的一小区域R_S(即使用较少的像素)来执行影像感测，而影像感测模块600以高分辨率执行影像感测时使用像素矩阵的一大区域R_L来执行影像感测(即使用较多的像素)。在图7的实施例中，影像感测模块700也包含一像素矩阵PM，当影像感测模块700以低分辨率执行影像感测时则使用像素矩阵PM所包含的一部分像素来执行影像感测，且被使用的像素不相邻，而影像感测模块700以高分辨率执行影像感测时直接使用像素矩阵PM的所有像素来执行影像感测。举例来说，若像素矩阵PM包含像素P₁₁、P₁₂、P₁₃、P₁₄、P₂₁、P₂₂、P₂₃、P₂₄，则影像感测模块700以低分辨率执行影像感测时仅使用像素P₁₁、P₁₃、P₂₁、P₂₃，而影像感测模块700以高分辨率执行影像感测时则会使用所有的像素P₁₁、P₁₂、P₁₃、P₁₄、P₂₁、P₂₂、P₂₃、P₂₄。然请留意本发明并不限在图7中的配置方式，以其它配置方式来执行低分辨率的影像感测均应在本发明的范围之内。

请留意本发明的概念不限在使用在眼球追踪装置上，也可使用在其它装置上，以高分辨率的影像感测和低分辨率的影像感测来分别处理不同的功能。因此本发明的另一态样可简示如下：一种影像感测系统，包含：一控制器；以及一影像感测模块。其中若影像感测模块以一低分辨率执行影像感测且控制器感测到一触发动作，则控制器控制影像感测模块改以一高分辨率执行影像感测。

根据前述的实施例，可得到一影像处理方法，包含下列步骤：一种影像感测方法，使用在一影像感测模块上，包含：感测是否有一触发动作；以及若该影像感测模块以一低分辨率执行影像感测且感测到该触发动作，则控制该影像感测模块改以一高分辨率执行该影像感测。此外，根据前述的实施例，可得到一眼球追踪方法，使用在包含一显示器以及一影像感测模块的眼球追踪系统上，该眼球追踪方法包含：感测是否有一触发动作；以及使该影像感测模块以一低分辨率执行影像感测来判断一使用者是否有观看该显示器，若该影像感测模块使用该低分辨率且感测到该触发动作，则使该影像感测模块改以一高分辨率执行该影像感测来追踪该使用者的视线。前述影像处理方法和眼球追踪方法的详细步骤可由前述实施例得知，故在此不再赘述。

通过前述的实施例，本发明可根据不同的功能来使用低分辨率的影像感测或高分辨率的影像感测，以避免掉现有技术中使用固定分辨率的影像感测所产生的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (32)

1.一种影像感测系统，其特征在于，包含：

控制器；以及

影像感测模块，所述影像感测模块执行影像感测来追踪使用者的视线；

其中若该影像感测模块以低分辨率执行影像感测且该控制器感测到触发动作，则该控制器控制该影像感测模块改以高分辨率执行该影像感测，其中该触发动作包含下列的组合：该使用者的视线停留在显示器上的特定点至少一预定时间区间，且该使用者执行特定手势或该使用者启动硬件开关或软件开关，该影像感测模块以一低分辨率执行影像感测来判断使用者是否有观看显示器，若该影像感测模块感测使用者的视线停留在显示器上的一特定点至少一预定时间区间，且使用者执行一特定手势来触发或启动一硬件开关或软件开关时才感测到该触发动作，则该影像感测模块改以一高分辨率执行影像感测来追踪使用者的视线。

2.如权利要求1所述的影像感测系统，其特征在于，其中该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时，会以高感光度来一同执行该影像感测，而该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时，会以低感光度来一同执行该影像感测。

3.如权利要求1所述的影像感测系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含高分辨率影像传感器以及低分辨率影像传感器，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时使用该高分辨率影像传感器，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时使用该低分辨率影像传感器。

4.如权利要求1所述的影像感测系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含像素矩阵，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时直接使用该像素矩阵所有像素来执行该影像感测，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时则施行像素合并至该像素矩阵来执行该影像感测。

5.如权利要求1所述的影像感测系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含像素矩阵，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时使用该像素矩阵的大区域来执行该影像感测，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时使用该像素矩阵的小区域来执行该影像感测。

6.如权利要求1所述的影像感测系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含像素矩阵，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时直接使用该像素矩阵来执行该影像感测，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时则使用该像素矩阵所包含的部分像素来执行该影像感测，且被使用的多个该部分像素不相邻。

7.如权利要求1所述的影像感测系统，其特征在于，当该控制器使该影像感测模块感测环境光并判断该环境光的强度时，该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

8.如权利要求7所述的影像感测系统，其特征在于，该控制器在使该影像感测模块自该低分辨率切换至该高分辨率前，会使该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

9.一种眼球追踪系统，其特征在于，包含：

显示器；

控制器；以及

影像感测模块，所述影像感测模块执行影像感测来追踪使用者的视线；

其中该控制器使该影像感测模块以低分辨率执行影像感测来判断使用者是否有观看该显示器，若该影像感测模块使用该低分辨率且该控制器感测到触发动作，则该控制器控制该影像感测模块改以高分辨率执行该影像感测来追踪该使用者的视线，其中该触发动作包含下列组合：该使用者的视线停留在该显示器上的特定点至少一预定时间区间，且该使用者执行特定手势或该使用者启动硬件开关或软件开关，其中若该影像感测模块感测使用者的视线停留在显示器上的一特定点至少一预定时间区间，且使用者执行一特定手势来触发或启动一硬件开关或软件开关时才感测到该触发动作，则该影像感测模块改以一高分辨率执行影像感测来追踪使用者的视线。

10.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时，会以高感光度来一同执行该影像感测，而该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时，会以低感光度来一同执行该影像感测。

11.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，当该眼球追踪系统欲对该使用者进行虹膜辩识或身份认证时，该控制器控制该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测以执行该虹膜辩识或该身份认证。

12.如权利要求11所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该使用者注视该显示器上的特定区域来进行该虹膜辩识或该身份认证。

13.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，当该控制器使该影像感测模块感测环境光并判断该环境光的强度时，该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

14.如权利要求13所述的眼球追踪系统，其特征在于，该控制器在使该影像感测模块自该低分辨率切换至该高分辨率前，会使该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

15.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该控制器使该影像感测模块使用该低分辨率来执行该影像感测，来判断该使用者是否有穿戴配件装置的动作。

16.如权利要求15所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该配件装置用以辅助该控制器追踪该使用者的视线。

17.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含高分辨率影像传感器以及低分辨率影像传感器，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时使用该高分辨率影像传感器，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时使用该低分辨率影像传感器。

18.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含像素矩阵，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时直接使用该像素矩阵的所有像素来执行该影像感测，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时则施行像素合并至该像素矩阵来执行该影像感测。

19.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含像素矩阵，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时使用该像素矩阵的大区域来执行该影像感测，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时使用该像素矩阵的小区域来执行该影像感测。

20.如权利要求9所述的眼球追踪系统，其特征在于，其中该影像感测模块包含像素矩阵，当该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时直接使用该像素矩阵来执行该影像感测，而当该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时则使用该像素矩阵所包含的一部分像素来执行该影像感测，且被使用的多个该部分像素不相邻。

21.一种影像感测方法，其特征在于，使用在影像感测模块上，所述影像感测模块执行影像感测来追踪使用者的视线，包含：

感测是否有触发动作，其中该触发动作包含下列的组合：该使用者的视线停留在显示器上的特定点至少一预定时间区间，且该使用者执行特定手势或该使用者启动硬件开关或软件开关；以及

该影像感测模块以一低分辨率执行影像感测来判断使用者是否有观看显示器，若该影像感测模块感测使用者的视线停留在显示器上的一特定点至少一预定时间区间，且使用者执行一特定手势来触发或启动一硬件开关或软件开关时才感测到该触发动作，则该影像感测模块改以一高分辨率执行影像感测来追踪使用者的视线。

22.如权利要求21所述的影像感测方法，其特征在于，其中若使该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时，则使该影像感测模块以高感光度来一同执行该影像感测，而使该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时，则使该影像感测模块以低感光度来一同执行该影像感测。

23.如权利要求21所述的影像感测方法，其特征在于，进一步包括：

当该影像感测模块感测环境光并判断该环境光的强度时，使该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

24.如权利要求23所述的影像感测方法，其特征在于，进一步包括在使该影像感测模块自该低分辨率切换至该高分辨率前，使该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

25.一种眼球追踪方法，其特征在于，使用在包含显示器以及影像感测模块的眼球追踪系统上，所述影像感测模块执行影像感测来追踪使用者的视线，该眼球追踪方法包含：

感测是否有触发动作，其中该触发动作包含下列的组合：该使用者的视线停留在该显示器上的特定点至少一预定时间区间，且该使用者执行特定手势或该使用者启动硬件开关或软件开关；以及

使该影像感测模块以低分辨率执行影像感测来判断使用者是否有观看该显示器，若该影像感测模块感测使用者的视线停留在显示器上的一特定点至少一预定时间区间，且使用者执行一特定手势来触发或启动一硬件开关或软件开关时才感测到该触发动作，则该影像感测模块改以一高分辨率执行影像感测来追踪使用者的视线。

26.如权利要求25所述的眼球追踪方法，其特征在于，其中若使该影像感测模块以该低分辨率执行该影像感测时，则使该影像感测模块以高感光度来一同执行该影像感测，而使该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测时，则使该影像感测模块以低感光度来一同执行该影像感测。

27.如权利要求25所述的眼球追踪方法，其特征在于，进一步包括：

当该眼球追踪系统欲对该使用者进行虹膜辩识或身份认证时，使该影像感测模块以该高分辨率执行该影像感测以执行该虹膜辩识或该身份认证。

28.如权利要求27所述的眼球追踪方法，其特征在于，进一步包括感测该显示器上的特定区域上的影像来进行该虹膜辩识或该身份认证。

29.如权利要求25所述的眼球追踪方法，其特征在于，进一步包括：

当该影像感测模块感测环境光并判断该环境光的强度时，使该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

30.如权利要求29所述的眼球追踪方法，其特征在于，进一步包括在使该影像感测模块自该低分辨率切换至该高分辨率前，使该影像感测模块使用该低分辨率来感测该环境光。

31.如权利要求25所述的眼球追踪方法，其特征在于，进一步包括使该影像感测模块使用该低分辨率来执行该影像感测来判断该使用者是否有穿戴配件装置的动作。

32.如权利要求31所述的眼球追踪方法，其特征在于，其中该配件装置用以辅助控制器追踪该使用者的视线。