CN106264445A - 眼球运动追踪装置 - Google Patents

Abstract

一种眼球运动追踪装置，适于对一配戴者的其中一眼球进行追踪，眼球运动追踪装置与一电子装置产生电性连接，眼球运动追踪装置包括一微型摄像液体变焦镜头、一微处理器、一通讯单元。微型摄像液体变焦镜头以一斜向角度对准配戴者的其中一眼球，并撷取眼球的一眼球影像。微处理器与微型摄像液体变焦镜头产生电性连接，微处理器接收并分析眼球影像，以产生一移动信息。此外，通讯单元与微处理器产生电性连接，通讯单元接收移动信息后将移动信息传送至电子装置。本发明的有益效果是于头部转时可配合进行眼球追踪。

Description

眼球运动追踪装置

技术领域

本发明是关于一种眼球追踪装置，且特别是关于一种使用于头部转时，可配合进行眼球追踪的眼球运动追踪装置。

背景技术

交通可谓是国家的动脉，维系了国家的运作与经济发展。特别是陆上交通，是经济发展最基础的一环。在整个交通系统的运作上，则仰赖各个交通工具的驾驶员来驾驶这些工具。然而，若是驾驶员的精神状况不佳，则会严重影响司机与交通的安全，尤其近几年来驾驶员疲劳驾驶而导致重大意外的状况层出不穷，特别是历经长途驾驶的驾驶员，处于疲劳状态的驾驶员发生意外的机率也大大提高。一旦发生意外，均会造成人员伤亡，重则影响经济发展甚至生态浩劫。

因此，为避免疲劳驾驶的状况，交通相关从业人员会在驾驶座附近装设疲劳监控装置。传统的驾驶员疲劳监控装置，是在靠近挡风玻内侧装置一摄像镜头，该摄像镜头会持续拍摄驾驶员的影像，并分析驾驶员身体的晃动状态，以判断驾驶员的疲劳状态。但此方法很容易有误判的情形发生，导致其监控效果不佳。

因此，如何设计一种成本较低，可配合使用头部转的眼球追踪系统，便是本领域具通常知识者值得去思量地。

发明内容

本发明的目的在于提供一种眼球运动追踪装置，眼球运动追踪装置具有较低成本，且于头部转时可配合进行眼球追踪的功效。

基于上述目的与其他目的，本发明提供一种眼球运动追踪装置，适于对一配戴者的其中一眼球进行追踪，眼球运动追踪装置与一电子装置产生电性连接，眼球运动追踪装置包括一微型摄像液体变焦镜头、一微处理器、一通讯单元。微型摄像液体变焦镜头以一斜向角度对准配戴者的其中一眼球，并撷取眼球的一眼球影像。微处理器与微型摄像液体变焦镜头产生电性连接，微处理器接收并分析眼球影像，以产生一移动信息。此外，通讯单元与微处理器产生电性连接，通讯单元接收移动信息后，并将移动信息传送至电子装置。

基于上述目的与其他目的，本发明提供一种眼球运动追踪装置，适于对一配戴者的二眼球进行追踪，眼球运动追踪装置与一电子装置产生电性连接，眼球运动追踪装置包括二微型摄像液体变焦镜头、一微处理器、一通讯单元。二微型摄像液体变焦镜头以一斜向角度分别对准配戴者的二眼球，并撷取一左眼眼球影像与一右眼眼球影像。微处理器与上述微型摄像液体变焦镜头产生电性连接，微处理器接收并分析左眼眼球影像与右眼眼球影像，以产生一移动信息。此外，通讯单元与微处理器产生电性连接，通讯单元接收移动信息后，将移动信息传送至电子装置。

上述的眼球运动追踪装置，眼球运动追踪装置是装设于一框架上，框架是设置于一配戴者的鼻与耳部。

上述的眼球运动追踪装置，其中通讯单元为一无线通信单元。

上述的眼球运动追踪装置，其中电子装置为桌面计算机、笔记本电脑、家电遥控器、智能型手机或平板计算机。

上述的眼球运动追踪装置，其中微处理器是分析眼球影像中的一虹膜或瞳孔的移动方向，以产生移动信息。

上述的眼球运动追踪装置，其中微处理器还适于分析眼球影像，并计算眼球阖眼的时间，产生一阖眼信息，阖眼信息被传送到通讯单元中，且由通讯单元传送电子装置，当阖眼信息中的阖眼时间大于一默认值，微处理器使电子装置发出一警示讯息。

上述的眼球运动追踪装置，其中微处理器是分析左眼眼球影像与右眼眼球影像中的一虹膜或瞳孔的移动方向，以产生移动信息。

上述的眼球运动追踪装置，借由左眼球影像与右眼球影像，以获知配戴者与所注视的焦点位置间的距离。

上述的眼球运动追踪装置，其中微处理器还适于分析眼球的眨眼状态与次数，并依据眼球的眨眼状态与次数产生一控制指令。

为让本实用新型的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图式，作详细说明如下。需注意的是，所附图式中的各组件仅是示意，并未按照各组件的实际比例进行绘示。

附图说明

图1所示为本实施例的眼球运动追踪装置的方块图。

图2所示为眼球运动追踪装置设置于眼镜上的示意图。

图3所示为对配戴者一眼球进行追踪的示意图。

图4所示为微型摄像液体变焦镜头拍摄瞳孔移动的示意图。

图5所示为另一实施例的眼球运动追踪装置的方块图。

图6所示为对配戴者二眼球进行追踪的示意图。

图7所示为又一实施例的眼球运动追踪装置的示意图。

具体实施方式

请同时参阅图1及图2，图1所示为本实施例的眼球运动追踪装置的示意图，图2所示为眼球运动追踪装置设置于眼镜上的示意图。本发明为一种适于对一配戴者的其中一眼球111进行追踪的眼球运动追踪装置1，该眼球运动追踪装置1是与一电子装置14产生电性连接，电子装置14例如为桌面计算机、笔记本电脑、智能型手机或平板计算机。其中，该眼球运动追踪装置1包括一微型摄像液体变焦镜头11、一微处理器12、一通讯单元13。请同时参阅图3所示，图3所示为对配戴者一眼球进行追踪的示意图。该微型摄像液体变焦镜头11是以一倾斜方向的摄影角度拍摄眼球111，更详细的说，是将微型摄像液体变焦镜头11对准配戴者的其中一眼球111，并撷取该眼球111的一眼球影像，在此眼球运动追踪装置1是设置于以眼球111中心延伸的水平线上。换句话说，微型摄像液体变焦镜头11是以水平的约45度的角度对眼球111进行摄影。上述的液体式的镜头所占据的空间小，所以可以装设在离眼睛较近的距离，在特有的短物距下仍保有很高的解像力。同时，液体式的镜头成本低。因此，具有低成本高清眼球影像的功效。

微处理器12是与微型摄像液体变焦镜头11电性连接，且微处理器12适于接收该眼球影像，并对该眼球影像进行分析，以产生一移动信息121。换句话说，微处理器12是分析该眼球影像中的一虹膜111D或一瞳孔111C的移动方向，以产生该移动信息121。此外，微处理器12在接收影像同时，会通过微型摄像液体变焦镜头11变焦的功能，撷取多个眼球影像。例如，微型摄像液体变焦镜头11可在极短时间内分别撷取距离眼球最近处的焦距与距离眼球最远处的焦距两种影像，并将两种影像高清的部分迭合，也就是迭焦的技术。通过虹膜111D或瞳孔111C在不同位置的影像迭合，微处理器12便可取得完整且更为高清的眼球影像以供分析比较。

在不同的实施例中，虹膜111D或瞳孔111C均可做为微处理器12的分析对象，而在以下的实施例中，是以瞳孔111C做为微处理器12的分析对象。举例说明，请同时参阅图4所示，图4所示为微型摄像液体变焦镜头拍摄虹膜移动的示意图。当微型摄像液体变焦镜头11拍摄配戴者的瞳孔111C是往右移动时，实际上以配戴者的主观角度来看，瞳孔111C应是向左移动。因此，当微处理器12接收到眼球影像时，便会判断瞳孔111C是向左移动，并产生一个向左移动的移动信息121；当微型摄像液体变焦镜头11拍摄配戴者的瞳孔111C是往下移动时，便会判断瞳孔111C是向下移动，并产生一个向下移动的移动信息121。

通讯单元13是与微处理器12产生电性连接，且通讯单元13适于接收微处理器12的该移动信息121，并将移动信息121传送至电子装置14。上述的通讯单元13例如为一无线通信单元，无线通信单元的传输方式例如为红外线、RF、蓝芽或Wi-Fi。

另外，该眼球运动追踪装置1是装设于一框架112上，框架112例如为眼镜架造型，该框架112则是设置于一配戴者的鼻与耳部上缘并使其固定于配戴者的脸部。于本实施例中，微处理器12还适于计算该眼球111阖眼的时间，以产生一阖眼信息122，并将该阖眼信息122传送到通讯单元13，且由通讯单元13将该阖眼信息122传送至电子装置14，当阖眼信息122中的阖眼时间大于一默认值时，微处理器12会使电子装置14发出一警示讯息141。由此可知，配戴者的阖眼频率出现异常，可能是因为身体上的疲劳。需特别注意的是，阖眼时间过长可能是身体过度疲劳的征兆(例如车辆驾驶员精神不济打瞌睡)。因此，通过微型摄像液体变焦镜头11摄影配戴者其中一眼球111的眼球影像与阖眼时间，且同步借由电子装置14来进行监控。如使一来，借由追踪眼球111的效果，可以掌握配戴者的身体疲劳状态，故能更有效率的针对车辆驾驶做疲劳监控，进而增加在行车上的安全性，降低疲劳驾驶肇事的可能性。

此外，除了计算阖眼时间判断车辆驾驶的疲劳程度，在某些实施例中，可通过眼球影像中的虹膜111D面积来进行判断，举例而言，当虹膜111D的面积小于一特定值，且持续超过一定时间，可判断车辆驾驶眼球111呈现半阖眼状态，其视线已无法集中，车辆驾驶可能应疲劳而陷入失神状态。而在其他实施例中，也可以通过瞳孔111C的辨识状态判断车辆驾驶的状况，例如，眼球运动追踪装置1判断出瞳孔111C已从眼球影像中消失一段时间，便可判断车辆驾驶的视线已被阻断，可能因疲劳而阖上眼球。当眼球运动追踪装置1判断出车辆驾驶已过于疲劳，便会发出警示讯息141。

请同时参阅图5及图6，图5所示为另一实施例的眼球运动追踪装置的方块图，图6所示为对配戴者二眼球进行追踪的示意图。另一实施例的眼球运动追踪装置2除了包括上述的眼球运动追踪装置1所有技术特征之外，其特征在于，可同时将眼球运动追踪装置2装设在框架112的两边。也就是说，在框架112的两边分别设置一左微型摄像液体变焦镜头11A与一右微型摄像液体变焦镜头11B，以各别摄影左眼球111A及右眼球111B的眼球影像。其中，与本实施例相同是通过眼镜上两边的左微型摄像液体变焦镜头11A与右微型摄像液体变焦镜头11B来对配戴者的左眼球111A及右眼球111B进行影像，并分别撷取一左眼球111A的左眼球影像与一右眼球111B的右眼球影像。然后，再分别借由微处理器12来接收左眼球111A的左眼球影像与右眼球111B的右眼球影像，且对接收到的左眼球影像与右眼球影像进行分析，并产生一移动信息121。与上述之实施例相同的是，移动信息121是依据两个眼球111A与111B的瞳孔111C移动方向所判断。接着，通讯单元13会接收移动信息121，并将移动信息121传送至电子装置14。

此外，两个微型摄像液体变焦镜头11的设置，除了可更精确的撷取眼球影像移动信息外，还可应用于判断配戴者与其所注视目标物的距离。两个微型摄像液体变焦镜头11分别量测左右眼球与双眼中心点的偏移量，偏移量会所形成两眼球视线的夹角，测量两眼球视线的夹角便可计算被注视目标与配戴者之间的距离。

上述的眼球运动追踪装置1不但可以用来做瞳孔111C移动的监控。此外，还可以利用其具有追踪眼球运动的特性，在电子装置14上同步产生操控的效果。请参阅图7，图7所示为又一实施例的眼球运动追踪装置的示意图。其中，若以不同的主观角度来看，会形成不同的移动方向。在此，以配戴者的主观角度来看，当瞳孔111C是向左下移动时。相对的，以微型摄像液体变焦镜头11拍摄的主观角度来看，则此时虹膜111D看起来是往右下移动。因此，微处理器12会接收到配戴者的虹膜111D是向右下移动的眼球影像，并产生一个向左下移动的移动信息121，并通过通讯单元13将此向左的移动信息121传送至电子装置14上。电子装置14接收向左的移动信息121后，便可于显示接口142上执行向左滑动的指令。

换言之，相当于使用者用手指在智能型手机上的触控屏幕向左滑动的触控功能。具有将瞳孔111C的移动轨迹转换成在电子装置14上的操控功效。如此一来，配戴者只需通过移动瞳孔111C就能够操控电子装置14，这样就不用再借由配戴者的双手亲自操控。本实施例尤其适于应用在肢体残缺或瘫痪的肢体障碍人士，协助其以眼睛移动来控制电子装置。本实施例中电子装置14为智能型手机，但不限于此，在某些实施例中，电子装置14也能够为平板计算机、桌面计算机或家电遥控器等需人为操作的电子装置。

此外，除了以眼球111移动作为指令之外，当配戴者分别进行左眼球111A与右眼球111B的眨眼时，也能够依据配戴者眨眼的动作做为指令依据，微处理器12可分析配带者左右双眼眼球111A与111B的眨眼状态与次数，以产生不同的控制指令。举例来说，配带者双眼连续眨眼二次可设定为点击指令，单独左眼球111A眨眼一次则可设定为取消指令。，而配合人体自然眨眼的动作，双眼眨眼一次则不设定任何指令，避免微处理器12产生误判。经由分析眨眼产生不同控制指令，藉此可进一步提高操作电子装置的便利性。

综上所述，相较于公知的疲劳监控装置，本实施例的眼球运动追踪装置1具有较高效率的监控效果。借由将眼球运动追踪装置1影像配戴者其中一眼球111的眼球影像，可同步由电子装置14进行后续的追踪与监控。本发明的眼球运动追踪装置1是采用微型摄像液体变焦镜头11，其体积小适合装置于穿戴式装置上。且眼球运动追踪装置1还可应用于车辆驾驶的疲劳监控系统，通过直接监控车辆驾驶的眼球闭合的状态判断驾驶的疲劳状态。因此，就算驾驶转头注视其他方向，眼球运动追踪装置1仍可追踪驾驶的眼球以判断其疲劳状态。此外，瞳孔111C的移动信息121也能够传送到外部的电子装置14，让电子装置14将移动信息121转换成操作指令，配戴者便可经由双眼眼球111移动与眨眼来控制电子装置14。

上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。

Claims (10)

1.一种眼球运动追踪装置，适于对一配戴者的其中一眼球进行追踪，该眼球运动追踪装置与一电子装置产生电性连接，其特征在于，该眼球运动追踪装置包括：

一微型摄像液体变焦镜头，以一斜向角度对准该配戴者的该其中一眼球，并撷取该眼球的一眼球影像；

一微处理器，与该微型摄像液体变焦镜头产生电性连接，该微处理器接收并分析该眼球影像，以产生一移动信息；及

一通讯单元，与该微处理器产生电性连接，该通讯单元接收该移动信息后将该移动信息传送至该电子装置。

2.一种眼球运动追踪装置，适于对一配戴者的二眼球进行追踪，该眼球运动追踪装置与一电子装置产生电性连接，其特征在于，该眼球运动追踪装置包括：

二微型摄像液体变焦镜头，分别以一斜向角度对准该配戴者的二眼球，并撷取一左眼眼球影像与一右眼眼球影像；

一微处理器，与上述微型摄像液体变焦镜头产生电性连接，该微处理器接收并分析该左眼眼球影像与该右眼眼球影像，产生一移动信息；及

一通讯单元，与该微处理器产生电性连接，该通讯单元接收该移动信息后，将该移动信息传送至该电子装置。

3.如权利要求1或2所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，该眼球运动追踪装置是装设于一框架上，该框架是设置于一配戴者的鼻与耳部。

4.如权利要求1或2所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，该通讯单元为一无线通信单元。

5.如权利要求1或2所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，该电子装置为桌面计算机、笔记本电脑、智能型手机、家电遥控器或平板计算机。

6.如权利要求1所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，该微处理器是分析该眼球影像中之一虹膜或瞳孔的移动方向，以产生该移动信息。

7.如权利要求1所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，该微处理器还适于分析该眼球影像，并计算该眼球阖眼的时间，产生一阖眼信息，阖眼信息被传送到该通讯单元中，且由该通讯单元传送该电子装置，当该阖眼信息中之阖眼时间大于一默认值，该微处理器使该电子装置发出一警示讯息。

8.如权利要求2所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，该微处理器是分析该左眼眼球影像与该右眼眼球影像中之一虹膜或瞳孔的移动方向，以产生该移动信息。

9.如权利要求2所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，借由该微处理器经由分析左眼球影像与右眼球影像，以获知该配戴者与所注视目标物间的距离。

10.如权利要求2所述的眼球运动追踪装置，其特征在于，该微处理器还适于分析该眼球的眨眼状态与次数，并依据眼球的眨眼状态与次数产生一控制指令。