CN110471532B - 整合眼球追踪与手势操控之车载装置 - Google Patents

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Abstract

一种整合眼球追踪与手势操控之车载装置，包括：一抬头显示器及一3D深度感测模组；其中，该3D深度感测模组设于该汽车中控平台上，与该抬头显示器连接，其可发射红外线绕射散斑，投射至驾驶员之眼球位置，并接收自眼球反射之红外线散斑，利用落于眼球中的不重复散斑与瞳孔所形成的反射向量，定义眼球位置，并依据此一位置之瞳孔移动造成的反射向量的变化进行视线落点的追踪修正，再藉由一视线映射函数进行补偿计算，而推算出视线落点位置，当视线落点位置在该汽车前档玻璃时，即进行控制该抬头显示器的回馈显示，当视线落点位置在一控制界面时，即启动手势辨识演算，进行手势控制车内系统。

Description

整合眼球追踪与手势操控之车载装置
技术领域
本发明系一种整合眼球追踪与手势操控之车载设计，尤指一种藉由追踪眼球注视位置，进行抬头显示器的回馈显示，同时在不使用抬头显示器时，亦能以手势辨识来反馈车内之控制。
背景技术
按，随着汽车的智能的科技发展，车载系统愈来愈复杂，传统的人机互动界面(例如：旋钮、触控屏幕...等)已无法满足使用者的体验。
但是目前新兴的车载人机互动方案，比如手势辨识、抬头显示，仍存在一些缺点：其1，手势辨识只能支持单一操作指令、若过于复杂容易造成驾驶员分心；其2，单纯通过摄影机(camera)捕捉手势，较难体现深度的控制指令，识别错误与操作延迟问题；其3，抬头显示器，沿用原屏幕显示的逻辑，过少信息导致体验不足，过多的信息导致驾驶分心。
而且，请参阅图1A、图1B所示，目前眼球追踪技术在非侵入式的架构下，以主动式投射红外线光束11到虹膜12提取特征具有较佳的精准度。但容易受限光源13位置固定问题，导致侦测范围局限的问题。
由此可见，上述习用物品仍有诸多缺失，实非一良善之设计者，而亟待加以改良。
发明内容
有鉴于此，本案发明人本于多年从事相关产品之制造开发与设计经验，针对上述之目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性之本发明。
本发明之目的，在提供一种整合眼球追踪与手势操控之车载装置，系藉由追踪眼球注视位置，进行抬头显示器的回馈显示，同时在不使用抬头显示器时，亦能以手势辨识来反馈车内之控制。
根据上述之目的，本发明之整合眼球追踪与手势操控之车载装置，其主要系包括有：一抬头显示器及一3D深度感测模组；其中，该抬头显示器设于一汽车前档玻璃上；该3D深度感测模组设于该汽车中控平台上，与该抬头显示器电性连接，其可发射红外线绕射散斑，投射至驾驶员之眼球位置，并接收自眼球反射之红外线散斑，利用落于眼球中的不重复散斑与瞳孔所形成的反射向量，定义眼球位置，并依据此一位置之瞳孔移动造成的反射向量的变化进行视线落点的追踪修正，再藉由一视线映射函数进行补偿计算，而推算出视线落点位置，当视线落点位置在该汽车前档玻璃时，即进行控制该抬头显示器的回馈显示，当视线落点位置在该3D深度感测模组之一控制界面时，即启动手势辨识演算，进行手势控制车内系统；藉此，通过追踪眼球注视位置，当视线落点位置在该汽车前档玻璃时，进行抬头显示器的回馈显示，当视线落点位置在该控制界面时即启动手势辨识演算，进行手势控制车内系统，如此，即能于驾驶车辆时，利用视线落点操控抬头显示器的回馈显示，同时在不使用抬头显示器时，亦能以手势辨识来反馈车内之控制。
为方便对本发明之目的、形状、构造装置特征及其功效，做更进一步之认识与了解，兹举实施例配合图式，详细说明如下：
附图说明
图1A、图1B为习用主动式投射红外线光束到虹膜提取特征示意图。
图2A、图2B、图2C为本发明整合眼球追踪与手势操控之车载设计之取得眼球移动坐标位置之示意图。
图3为本发明整合眼球追踪与手势操控之车载设计之硬件架构示意图。
图4为本发明整合眼球追踪与手势操控之车载设计之流程图。
标记说明：
抬头显示器20
汽车前档玻璃21
驾驶员22
眼球221
瞳孔222
3D深度感测模组30
汽车中控平台31
散斑32
控制界面33
手势34
步骤101
步骤102
步骤103
步骤104
步骤105
步骤106
步骤107
步骤108
步骤109
步骤110
步骤111
具体实施方式
本发明乃有关一种「整合眼球追踪与手势操控之车载装置」，请参阅图2A、图2B、图2C、图3所示，本发明之整合眼球追踪与手势操控之车载设计，其主要系包括有：一抬头显示器20及一3D深度感测模组30。
其中，该抬头显示器20设于一汽车前档玻璃21上，该抬头显示器20可为一投射式抬头显示器，但不限定只为投射式，本发明实施例中亦可为一放置于汽车前档玻璃21上之透明显示器或一放置于汽车前档玻璃21上之微型LED显示器(Micro LED)…等。
该3D深度感测模组30设于一汽车中控平台31上，与该抬头显示器20电性连接，其可发射红外线绕射散斑32，投射至驾驶员22之眼球221位置，并接收自眼球221反射之红外线散斑32，利用落于眼球221中的不重复散斑32与瞳孔222所形成的反射向量，定义眼球221位置，并依据此一位置之瞳孔222移动造成的反射向量的变化进行视线落点的追踪修正，再藉由一视线映射函数进行补偿计算，而推算出视线落点位置，当视线落点位置在该汽车前档玻璃21时，即进行控制该抬头显示器20的回馈显示，当视线落点位置在该3D深度感测模组30之一控制界面33时，即启动手势辨识演算，进行手势34控制车内系统。
藉上述构件之组成，通过追踪眼球221注视位置，当视线落点位置在该汽车前档玻璃21时，进行抬头显示器20的回馈显示，当视线落点位置在该控制界面33时即启动手势辨识演算，进行手势34控制车内系统，避免行车过程过多干扰影响安全。
如此一来，即能于驾驶车辆时，利用视线落点操控抬头显示器20的回馈显示，同时在不使用抬头显示器20时，亦能以手势34辨识来反馈车内之控制。
请参阅图4所示，撷取散斑32运算流程，系依下列步骤进行处理：
步骤101：接收自眼球221反射之红外线散斑32。
步骤102：脸部方位定义。
步骤103：利用落于眼球221中的不重复散斑32与瞳孔222所形成的反射向量，定义眼球221位置。
步骤104：依据此一位置之瞳孔222移动造成的反射向量的变化进行视线落点的追踪修正。
步骤105：藉由一视线映射函数进行补偿计算，而推算出视线落点位置。
步骤106：当视线落点位置在该汽车前档玻璃21时。
步骤107：即进行控制该抬头显示器20的回馈显示，该回馈显示系搭配车外辨识系统，或整合GPS系统，可以反馈外界信息，例如：车速、引擎温度、引擎转速、路标指引、天气信息、限速、前车距离、旅游饮食、来电显示、视讯…等。
步骤108：当视线落点位置在该控制界面33时。
步骤109：即启动手势辨识演算，进行手势34控制车内系统。
步骤110：如此即可利用不同之手势34操控车内系统，例如路标指引操控、外界显示信息控制、控制车内冷气、控制车内音响、控制车内灯光、控制车内椅座等。
步骤111：使车内系统回馈该手势34操控之动作。
复请参阅图2A、图2B、图2C、图3所示，该3D深度感测模组30系利用在人眼面积界定下不重复之散斑结构光进行多区位置、大范围的眼球221追踪，在工作区内，以眼球221面积做为基础进行圈划，在圈划的区域内均不会有重复的散斑32。定义瞳孔222中心位置后，与坐落在眼球221区域内的散斑32中心位置，进行反射向量的定义。在同一位置上，若瞳孔222移动，则瞳孔222与散斑32所形成之反射向量就会产生差异，依据各反射向量即可进行眼球221瞳孔222的追踪。
复请参阅图2A、图2B、图2C、图3所示，由于在人眼面积界定下不重复之散斑结构光进行多区位置、大范围的眼球221追踪，若头部位置移动，或者操作者不同，因为在工作区内不会有重复相对位置的散斑32，故可快速获得人眼位置并与邻近散斑32进行反射向量定义(如图2所示)，提高工作范围之外，不同人使用可不经过校正仍保持侦测精度。
复请参阅图2A、图2B、图2C、图3所示，本发明系为一整合眼球追踪、手势操控与抬头显示系统，建立自然的人机互动方式，藉由眼球221追踪优化抬头显示器20的显示逻辑，并能维持简易的手势辨识，达到多类的操作需求，提升使用者的体验。即藉由眼球追踪行为，链接视线落点进行抬头显示器20的回馈显示或手势34辨识反馈车内控制。
以上所述，仅为本发明最佳具体实施例，惟本发明之构造特征并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本发明领域内，可轻易思及之变化或修饰，皆可涵盖在以下本案之专利范围。

Claims (3)

1.一种整合眼球追踪与手势操控的车载装置，其特征在于，包括：
一抬头显示器，该抬头显示器设于一汽车前档玻璃上；及
一3D深度感测模组，该3D深度感测模组设于一汽车中控平台上，与该抬头显示器电性连接，其可发射红外线绕射散斑，投射至驾驶员之眼球位置，并接收自眼球反射之红外线散斑，利用落于眼球中的不重复散斑与瞳孔所形成的反射向量，定义眼球位置，并依据此一位置之瞳孔移动造成的反射向量的变化进行视线落点的追踪修正，再藉由一视线映射函数进行补偿计算，而推算出视线落点位置，当视线落点位置在该汽车前档玻璃时，即进行控制该抬头显示器的回馈显示，当视线落点位置在该3D深度感测模组之一控制界面时，即启动手势辨识演算，进行手势控制车内系统。
2.如权利要求1所述的整合眼球追踪与手势操控的车载装置，其中该抬头显示器的回馈显示系搭配车外辨识系统，或整合GPS系统，可以反馈外界信息，包括车速、路标指引、天气信息、限速、前车距离、引擎温度、引擎转速、旅游饮食、来电显示、视讯。
3.如权利要求1所述的整合眼球追踪与手势操控的车载装置，其中该手势控制车内系统包括路标指引操控、外界显示信息控制、控制车内冷气、控制车内音响、控制车内灯光。
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