CN217162082U - 一种测量眼球追踪参数的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种测量眼球追踪参数的装置，设于工作台上，包括旋转组件、升降组件及测量组件；旋转组件包括第一安装主板、驱动组件及转动杆，驱动组件通过第一安装主板设于工作台上，转动杆连接驱动组件、且与工作台的水平平面垂直；升降组件包括第二安装主板、升降结构及支撑板，第二安装主板设于工作台上且位于第一安装主板的一侧，支撑板通过升降结构连接第二安装主板上，升降结构用于驱使支撑板沿转动杆的轴线方向上下移动；测量组件包括人工眼、摄像头及角度检测器，人工眼、摄像头及角度检测器设于转动杆上，且三者沿转动杆的轴线方向间隔设置。解决了现有技术中缺少相关的人工眼搭载设备，导致眼球追踪参数测量存在误差较大的技术问题。

Description

一种测量眼球追踪参数的装置

技术领域

本实用新型涉及眼球追踪测量技术领域，特别涉及一种测量眼球追踪参数的装置。

背景技术

近年来虚拟现实技术发展迅速，未来眼球追踪会是虚拟现实头显的标配。目前用于眼球追踪设备的相关参数标注主要包括采样率、准确度、校准方式、追踪视场角、以及极少数的标注精确度。这其中，准确度和精确度被认为是眼球追踪数据质量的核心指标。

瞳孔大小作为重要的生理指标被广泛用于心理学和神经科学等研究领域。但由于人眼无法控制的细微颤动，以及瞳孔易受内外部条件(显示亮度，压力，情绪等)影响，利用人眼对眼球追踪参数进行测量和标定存在较大误差，且难以复现。

现有技术中，利用人工眼对眼球追踪进行测量可避免这些缺陷，但是人工眼装置的搭建存在多个难点，一是人工眼的控制需要一套精准操作的系统，测量精度需要达到arcmin级别，即可测量0.01度左右的移动角度，二是为了高度仿真人眼的移动，人工眼精确度测量系统的水平和竖直速度需要达到500°/s，然而目前缺少相关的人工眼搭载设备，导致眼球追踪参数测量存在误差较大的缺陷。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种测量眼球追踪参数的装置，用于解决现有技术中缺少相关的人工眼搭载设备，导致眼球追踪参数测量存在误差较大的技术问题。

本实用新型提出一种测量眼球追踪参数的装置，设于工作台上，包括旋转组件、升降组件及测量组件；

所述旋转组件包括第一安装主板、驱动组件及转动杆，所述驱动组件通过所述第一安装主板设于所述工作台上，所述转动杆连接所述驱动组件、且与所述工作台的水平平面垂直，所述驱动组件用于驱使所述转动杆转动；

所述升降组件包括第二安装主板、升降结构及支撑板，所述第二安装主板设于所述工作台上且位于所述第一安装主板的一侧，所述支撑板通过所述升降结构连接在所述第二安装主板上，所述升降结构用于驱使所述支撑板沿所述转动杆的轴线方向上下移动；

所述测量组件包括人工眼、摄像头及角度检测器，所述人工眼、摄像头及角度检测器设于所述转动杆上，且三者沿所述转动杆的轴线方向间隔设置。

上述测量眼球追踪参数的装置，操作人员可将头显放置于支撑台上，然后调节升降结构，使摄像头的中心位于头显透镜的主光轴上，其中，摄像头中心和人工眼中心距离为定值，继续调整升降台移动该定值距离，使得人工眼的中心对准头显透镜的主光轴，此位置即标定为原点，最后利用驱动组件控制转动杆转动，使得人工眼模拟人眼运动，其中，旋转杆的旋转速度可达到1800°/s，定位精度可达到0.0027°，旋转误差小于1％，大大提升测量精度，解决了现有技术中缺少相关的人工眼搭载设备，导致眼球追踪参数测量存在误差较大的技术问题。

进一步地，所述测量眼球追踪参数的装置，其中，所述支撑板朝向所述转动杆的一侧开设有避让槽。

进一步地，所述测量眼球追踪参数的装置，其中，所述升降结构包括滑块、第一连杆和第二连杆，所述滑块滑动设于所述第二安装主板上，所述第一连杆的一端铰接连接所述第二安装主板、另一端铰接连接所述支撑板，所述第二连杆与所述第一连杆通过一转轴相互交叉设置，所述第二连杆的一端铰接连接所述滑块、另一端链接连接所述支撑板。

进一步地，所述测量眼球追踪参数的装置，其中，所述第一安装主板的一侧设有限位卡槽，所述第一安装主板的另一侧设有用于连接所述工作台的第一安装孔。

进一步地，所述测量眼球追踪参数的装置，其中，所述驱动组件包括减速器和伺服电机，所述减速器可卡入所述限位卡槽中与所述第一安装主板连接，所述减速器的一端连接所述伺服电机、另一端连接所述转动杆。

进一步地，所述测量眼球追踪参数的装置，其中，所述第二安装主板上设有多个用于连接所述工作台的第二安装孔。

进一步地，所述测量眼球追踪参数的装置，其中，所述工作台为防震台。

进一步地，所述测量眼球追踪参数的装置，其中，所述角度检测器为激光检测器。

附图说明

图1为本实用新型中测量眼球追踪参数的装置安装在工作台上的示意图；

图2为本实用新型中测量眼球追踪参数的装置的立体图；

图3为本实用新型中旋转组件的结构示意图；

图4为本实用新型中旋转组件的分解图；

图5为本实用新型中升降组件的结构示意图；

主要元件符号说明：

旋转组件	10	第一安装主板	11
				减速器	12	伺服电机	13
转动杆	14	第二安装主板	21
				第一连杆	22	第二连杆	23
滑块	24	支撑板	25
				测量组件	30	人工眼	31
摄像头	32	角度检测器	33
				头显	40	限位卡槽	50
第一安装孔	60	第二安装孔	70
				工作台	80	避让槽	90
升降组件	20

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请结合图1至图5，本实用新型中的测量眼球追踪参数的装置，设于工作台80上，包括旋转组件10、升降组件20及测量组件30；

所述旋转组件10包括第一安装主板11、驱动组件及转动杆14，所述驱动组件通过所述第一安装主板11设于所述工作台80上，所述转动杆14连接所述驱动组件、且与所述工作台80的水平平面垂直，所述驱动组件用于驱使所述转动杆14转动；

所述升降组件20包括第二安装主板21、升降结构及支撑板25，头显40可放在支撑板25上并进行固定，其中，头显透镜到转动杆14的距离需满足VR头显40制造商规定的出瞳距。

所述第二安装主板21设于所述工作台80上且位于所述第一安装主板11的一侧，所述支撑板25通过所述升降结构连接在所述第二安装主板21上，所述升降结构用于驱使所述支撑板25沿所述转动杆14的轴线方向上下移动；

所述测量组件30包括人工眼31、摄像头32及角度检测器33，所述人工眼31、摄像头32及角度检测器33设于所述转动杆14上，且三者沿所述转动杆14的轴线方向间隔设置。

在本实施例中，人工眼31、摄像头32及角度检测器33自下而上依次间隔设置在转动杆14上，其中角度检测器33为激光发射器，利用激光发射器计算转动杆14的旋转误差率。具体操作为通过驱动组件驱使转动杆14转动，测量激光发射器投射到前方选取平面的位置和正前方的距离变化L，然后根据人工眼31和选取平面的距离H计算出实际旋转角度。实际旋转角度对比人工眼31的预定旋转角度θ即可算出装置的旋转误差，旋转误差率的计算公式为：

旋转误差率＝[arctan(L/H)–θ]/θ。

需要解释的是，旋转误差率的接受范围可根据具体实验测试需求定义，此处建议不超过1％。如误差率超过所需1％，可对装置继续进行改进，直到装置低于所需误差率。

进一步地，所述支撑板25朝向所述转动杆14的一侧开设有避让槽90。该避让槽90用于避让转动杆14，避免在安装第二安装主板21时，转动杆14和支撑板25相互抵靠，对第二安装主板21的安装位置造成干扰。

所述升降结构包括滑块24、第一连杆22和第二连杆23，所述滑块24滑动设于所述第二安装主板21上，所述第一连杆22的一端铰接连接所述第二安装主板21、另一端铰接连接所述支撑板25，所述第二连杆23与所述第一连杆22通过一转轴相互交叉设置，所述第二连杆23的一端铰接连接所述滑块24、另一端链接连接所述支撑板25。具体地，该滑块24可连接伸缩气缸，由伸缩气缸驱使滑块24滑动。实际应用中，当滑块24滑动时，第一连杆22和第二连杆23做开合运动，进而推动支撑板25上下移动。

实际应用中，可分别调整支撑板25和升降结构，使得摄像头32的中心位于头显透镜的主光轴上，摄像头32的中心位置可通过程序实时显示中心标记(例如十字靶心)。其中，摄像头32中心和人工眼31中心距离为d，调整升降台向下移动距离d，使得人工眼31的中心在头显透镜的主光轴上，此位置即标定为原点。最后利用驱动组件控制人工眼31支架旋转，即可模拟人眼旋转到不同位置，从而获得不同角度下的眼球追踪参数(注视点坐标、瞳孔大小等)。这些参数可根据需求用于计算眼球追踪准确度、精确度、眼动追踪范围等其他信息。

进一步地，所述第一安装主板11的一侧设有限位卡槽50，所述第一安装主板11的另一侧设有用于连接所述工作台80的第一安装孔60。所述驱动组件包括减速器12和伺服电机13，所述减速器12可卡入所述限位卡槽50中与所述第一安装主板11连接，所述减速器12的一端连接所述伺服电机13、另一端连接所述转动杆14。具体地，在安装装置时，可通过螺丝穿过第一安装孔60，将第一安装主板11可固定在工作台80的侧缘位置，伺服电机13通过减速器12连接第一安装主板11，且伺服电机13可贴靠在工作台80的侧壁上。

进一步地，所述第二安装主板21上设有多个用于连接所述工作台80的第二安装孔70。在本实施例中，第二安装主板21上矩形阵列设有6个第二安装孔70，采用螺丝穿过该第二安装孔70可将第二安装主板21固定在工作台80上，因此，在实际安装过程中，可调节第二安装主板21在工作台80上的位置，调整头显40与人工眼31之间的间距。

具体地，所述工作台80为防震台。防震台可减小伺服电机13在运转过程中产生的抖动，进一步提升眼球追踪测量的精度。

本发实用新型主要针对基于视频分析技术的眼球追踪参数进行测量。通过人工眼31模拟人眼的瞳孔和角膜，利用高精度驱动器控制人工眼31旋转，模拟人眼的不同旋转角度，同时排除人眼细微的震颤和瞳孔变化。通过排除人眼的运动误差，测量眼球追踪的多项眼动参数(准确度、精确度、瞳孔大小等)，对眼球追踪的算法改进和参数的标准化测量具有重要的参考意义。

综上，本实用新型上述实施例当中的测量眼球追踪参数的装置，操作人员可将头显40放置于支撑台上，然后调节升降结构，使摄像头32的中心位于头显透镜的主光轴上，其中，摄像头32中心和人工眼31中心距离为定值，继续调整升降台移动该定值距离，使得人工眼31的中心对准头显透镜的主光轴，此位置即标定为原点，最后利用驱动组件控制转动杆14转动，使得人工眼31模拟人眼运动，其中，旋转杆的旋转速度可达到1800°/s，定位精度可达到0.0027°，旋转误差小于1％，大大提升测量精度，解决了现有技术中缺少相关的人工眼31搭载设备，导致眼球追踪参数测量存在误差较大的技术问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种测量眼球追踪参数的装置，设于工作台上，其特征在于，包括旋转组件、升降组件及测量组件；

所述旋转组件包括第一安装主板、驱动组件及转动杆，所述驱动组件通过所述第一安装主板设于所述工作台上，所述转动杆连接所述驱动组件、且与所述工作台的水平平面垂直，所述驱动组件用于驱使所述转动杆转动；

所述升降组件包括第二安装主板、升降结构及支撑板，所述第二安装主板设于所述工作台上且位于所述第一安装主板的一侧，所述支撑板通过所述升降结构连接在所述第二安装主板上，所述升降结构用于驱使所述支撑板沿所述转动杆的轴线方向上下移动；

所述测量组件包括人工眼、摄像头及角度检测器，所述人工眼、摄像头及角度检测器设于所述转动杆上，且三者沿所述转动杆的轴线方向间隔设置。

2.根据权利要求1所述的测量眼球追踪参数的装置，其特征在于，所述支撑板朝向所述转动杆的一侧开设有避让槽。

3.根据权利要求1所述的测量眼球追踪参数的装置，其特征在于，所述升降结构包括滑块、第一连杆和第二连杆，所述滑块滑动设于所述第二安装主板上，所述第一连杆的一端铰接连接所述第二安装主板、另一端铰接连接所述支撑板，所述第二连杆与所述第一连杆通过一转轴相互交叉设置，所述第二连杆的一端铰接连接所述滑块、另一端链接连接所述支撑板。

4.根据权利要求1所述的测量眼球追踪参数的装置，其特征在于，所述第一安装主板的一侧设有限位卡槽，所述第一安装主板的另一侧设有用于连接所述工作台的第一安装孔。

5.根据权利要求4所述的测量眼球追踪参数的装置，其特征在于，所述驱动组件包括减速器和伺服电机，所述减速器可卡入所述限位卡槽中与所述第一安装主板连接，所述减速器的一端连接所述伺服电机、另一端连接所述转动杆。

6.根据权利要求1所述的测量眼球追踪参数的装置，其特征在于，所述第二安装主板上设有多个用于连接所述工作台的第二安装孔。

7.根据权利要求1所述的测量眼球追踪参数的装置，其特征在于，所述工作台为防震台。

8.根据权利要求1所述的测量眼球追踪参数的装置，其特征在于，所述角度检测器为激光检测器。

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