TWI547909B - 眼球動態追蹤裝置 - Google Patents

Description

眼球動態追蹤裝置

本發明是關於一種眼球追蹤裝置，且特別是關於一種使用於頭部轉時，可配合進行眼球追蹤的眼球動態追蹤裝置。

交通可謂是國家的動脈，維繫了國家的運作與經濟發展。特別是陸上交通，是經濟發展最基礎的一環。在整個交通系統的運作上，則仰賴各個交通工具的駕駛員來駕駛這些工具。然而，若是駕駛員的精神狀況不佳，則會嚴重影響司機與交通的安全，尤其近幾年來駕駛員疲勞駕駛而導致重大意外的狀況層出不窮，特別是歷經長途駕駛的駕駛員，處於疲勞狀態的駕駛員發生意外的機率也大大提高。一旦發生意外，均會造成人員傷亡，重則影響經濟發展甚至生態浩劫。

因此，為避免疲勞駕駛的狀況，交通相關從業人員會在駕駛座附近裝設疲勞監控裝置。傳統的駕駛員疲勞監控裝置，是在靠近擋風玻內側裝置一攝像鏡頭，該攝像鏡頭會持續拍攝駕駛員的影像，並分析駕駛員身體的晃動狀態，以判斷駕駛員的疲勞狀態。但此方法很容易有誤判的情形發生，導致其監控較果不佳。

因此，如何設計一種成本較低，可配合使用頭部轉的眼球追蹤系統，便是本領域具通常知識者值得去思量地。

本發明之目的在於提供一種眼球動態追蹤裝置，眼球動態追蹤裝置具有較低成本，且於頭部轉時可配合進行眼球追蹤的功效。

基於上述目的與其他目的，本發明提供一種眼球動態追蹤裝置，適於對一配戴者的其中一眼球進行追蹤，眼球動態追蹤裝置與一電子裝置產生電性連接，眼球動態追蹤裝置包括一微型攝像液體變焦鏡頭、一微處理器、一通訊單元。微型攝像液體變焦鏡頭以一斜向角度對準配戴者之其中一眼球，並擷取眼球之一眼球影像。微處理器與微型攝像液體變焦鏡頭產生電性連接，微處理器接收並分析眼球影像，以產生一移動資訊。此外，通訊單元與微處理器產生電性連接，通訊單元接收移動資訊後將移動資訊傳送至電子裝置。

基於上述目的與其他目的，本發明提供一種眼球動態追蹤裝置，適於對一配戴者的二眼球進行追蹤，眼球動態追蹤裝置與一電子裝置產生電性連接，眼球動態追蹤裝置包括二微型攝像液體變焦鏡頭、一微處理器、一通訊單元。微型攝像液體變焦鏡頭以一斜向角度對準配戴者之二眼球，並擷取一左眼眼球影像與一右眼眼球影像。微處理器與上述微型攝像液體變焦鏡頭產生電性連接，微處理器接收並分析左眼眼球影像與右眼眼球影像，以 產生一移動資訊。此外，通訊單元與微處理器產生電性連接，通訊單元接收移動資訊後，將移動資訊傳送至電子裝置。

上述之眼球動態追蹤裝置，眼球動態追蹤裝置是裝設於一框架上，框架是設置於一配戴者之鼻與耳部。

上述之眼球動態追蹤裝置，其中通訊單元為一無線通訊單元。

上述之眼球動態追蹤裝置，其中電子裝置為桌上型電腦、筆記型電腦、家電遙控器、智慧型手機或平板電腦。

上述之眼球動態追蹤裝置，其中微處理器是分析眼球影像中之一虹膜或瞳孔的移動方向，以產生移動資訊。

上述之眼球動態追蹤裝置，其中微處理器還適於分析眼球影像，並計算眼球闔眼的時間，產生一闔眼資訊，闔眼資訊被傳送到通訊單元中，且由通訊單元傳送電子裝置，當闔眼資訊中之闔眼時間大於一預設值，微處理器使電子裝置發出一警示訊息。

上述之眼球動態追蹤裝置，其中微處理器是分析左眼眼球影像與右眼眼球影像中之一虹膜或瞳孔的移動方向，以產生移動資訊。

上述之眼球動態追蹤裝置，藉由左眼球影像與右眼球影像，以獲知配戴者與所注視的焦點位置間的距離。

上述之眼球動態追蹤裝置，其中微處理器還適於分析眼球之眨眼狀態與次數，並依據眼球之眨眼狀態與次數產生一控制指令。

為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1、2‧‧‧眼球動態追蹤裝置

11‧‧‧微型攝像液體變焦鏡頭

11A‧‧‧左微型攝像液體變焦鏡頭

11B‧‧‧右微型攝像液體變焦鏡頭

111‧‧‧眼球

111A‧‧‧左眼球

111B‧‧‧右眼球

111C‧‧‧瞳孔

111D‧‧‧虹膜

112‧‧‧框架

12‧‧‧微處理器

121‧‧‧移動資訊

122‧‧‧闔眼資訊

13‧‧‧通訊單元

14‧‧‧電子裝置

141‧‧‧警示訊息

142‧‧‧顯示介面

圖1所繪示為本實施例之眼球動態追蹤裝置之方塊圖。

圖2所繪示為眼球動態追蹤裝置設置於眼鏡上之示意圖。

圖3所繪示為對配戴者一眼球進行追蹤之示意圖。

圖4所繪示為微型攝像液體變焦鏡頭拍攝瞳孔移動之示意圖。

圖5所繪示為另一實施例之眼球動態追蹤裝置之方塊圖。

圖6所繪示為對配戴者二眼球進行追蹤之示意圖。

圖7所繪示為又一實施例之眼球動態追蹤裝置之示意圖。

請同時參閱圖1及圖2，圖1所繪示為本實施例之眼球動態追蹤裝置之示意圖，圖2所繪示為眼球動態追蹤裝置設置於眼鏡上之示意圖。本發明為一種適於對一配戴者的其中一眼球111進行追蹤之眼球動態追蹤裝置1，該眼球動態追蹤裝置1是與一電子裝置14產生電性連接，電子裝置14例如為桌上型電腦、筆記型電腦、智慧型手機或平板電腦。其中，該眼球動態追蹤裝置1包括一微型攝像液體變焦鏡頭11、一微處理器12、一通訊單元13。請同時參閱圖3所示，圖3所繪示為對配戴者一眼球進行追蹤之示意圖。該微型攝像液體變焦鏡頭11是以一傾斜方向的攝影角度拍攝眼球111，更詳細的說，是將微型攝像液體變焦鏡頭11對準配戴者之其中一眼球111，並擷取該眼球111之一眼球影像，在此眼球動態追蹤裝置1是設置於以眼球111中心延伸的水平線上。換句話說，微型攝像液體變焦鏡頭11是以水平的約45度的角度對眼球111進行攝影。上述之液體式的鏡頭所佔據的空間較小，所以可以裝設在離眼睛較近的距離，且在較近的距離下仍保有較高的解析度。而且，液體式的鏡頭耗費的成本較低。因此，具有較低成本且能夠清楚攝影該眼球影像的功效。

微處理器12是與微型攝像液體變焦鏡頭11電性連接，且微處理器12適於接收該眼球影像，並對該眼球影像進行分析，以產生一移動資訊121。換句話說，微處理器12是分析該眼球影像中之一虹膜111D或一瞳孔111C的移動方向，以產生該移動資訊121。此外，微處理器12在接收影像同時，會透過微型攝像液體變焦鏡頭11變焦的功能，擷取多個眼球影像。例如，微型攝像液體變焦鏡頭11可在極短時間內分別擷取距離眼球最近處的焦距與距離眼球最遠處的焦距兩種影像，並將兩種影像較為清晰的部分疊合，也就是疊焦的技術。透過虹膜111D或瞳孔111C在不同位置的影像疊合，微處理器12便可取得完整且更為清晰的眼球影像以供分析比較。

在不同的實施例中，虹膜111D或瞳孔111C均可做為微處理器12的分析對象，而在以下的實施例中，是以瞳孔111C做為微處理器12的分析對象。舉例說明，請同時參閱圖4所示，圖4所繪示為微型攝像液體變焦鏡頭拍攝虹膜移動之示意圖。當微型攝像液體變焦鏡頭11拍攝配戴者的瞳孔111C是往右移動時，實際上以配戴者的主觀角度來看，瞳孔111C應是向左移動。因此，當微處理器12接收到眼球影像時，便會判斷瞳孔111C是向左移動，並產生一個向左移動的移動資訊121；當微型攝像液體變焦鏡頭11拍攝配戴者的瞳孔111C是往下移動時，便會判斷瞳孔111C是向下移動，並產生一個向下移動的移動資訊121。

通訊單元13是與微處理器12產生電性連接，且通訊單元13適於接收微處理器12的該移動資訊121，並將移動資訊121傳送至電子裝置14。上述之通訊單元13例如為一無線通訊單元，無線通訊單元的傳輸方式例如為紅外線、RFID、藍芽或Wi-Fi。

另外，該眼球動態追蹤裝置1是裝設於一框架112上，框架112例如為眼鏡架造型，該框架112則是設置於一配戴者之鼻與耳部上緣並使其固定於配戴者之臉部。於本實施例中，微處理器12還適於計算該眼球111闔眼的時間，以產生一闔眼資訊122，並將該闔眼資訊122傳送到通訊單元13，且由通訊單元13將該闔眼資訊122傳送至電子裝置14，當闔眼資訊122中之闔眼時間大於一預設值時，微處理器12會使電子裝置14發出一警示訊息141。由此可知，配戴者的闔眼頻率出現異常，可能是因為身體上的疲勞。需特別注意的是，闔眼時間過長可能是身體過度疲勞的徵兆(例如車輛駕駛員精神不濟打瞌睡)。因此，透過微型攝像液體變焦鏡頭11攝影配戴者其中一眼球111的眼球影像與闔眼時間，且同步藉由電子裝置14來進行監控。如使一來，藉由追蹤眼球111的效果，可以掌握配戴者的身體疲勞狀態，故能更有效率的針對車輛駕駛做疲勞監控，進而增加在行車上的安全性，降低疲勞駕駛肇事的可能性。

此外，除了計算闔眼時間判斷車輛駕駛的疲勞程度，在某些實施例中，可透過眼球影像中的虹膜111D面積來進行判斷，舉例而言，當虹膜111D的面積小於一特定值，且持續超過一定時間，可判斷車輛駕駛眼球111呈現半闔眼狀態，其視線已無法集中，車輛駕駛可能應疲勞而陷入失神狀態。而在其他實施例中，也可以透過瞳孔111C的辨識狀態判斷車輛駕駛的狀況，例如，眼球動態追蹤裝置1判斷出瞳孔111C已從眼球影像中消失一段時間，便可判斷車輛駕駛之視線已被阻斷，可能因疲勞而闔上眼球。當眼球動態追蹤裝置1判斷出車輛駕駛已過於疲勞，便會發出警示訊息141。

請同時參閱圖5及圖6，圖5所繪示為另一實施例之眼球動態追蹤裝置之方塊圖，圖6所繪示為對配戴者二眼球進行追蹤之示意圖。另一實施例之眼球動態追蹤裝置2除了包括上述之眼球動態追蹤裝置1所有技術特徵之外，其特徵在於，可同時將眼球動態追蹤裝置2裝設在框架112的兩邊。也就是說，在框架112的兩邊分別設置一左微型攝像液體變焦鏡頭11A與一右微型攝像液體變焦鏡頭11B，以各別攝影左眼球111A及右眼球111B的眼球影像。其中，與本實施例相同是透過眼鏡上兩邊的左微型攝像液體變焦鏡頭11A與右微型攝像液體變焦鏡頭11B來對配戴者的左眼球111A及右眼球111B進行攝影，並分別擷取一左眼球111A的左眼球影像與一右眼球111B的右眼球影像。然後，再分別藉由微處理器12來接收左眼球111A的左眼球影像與右眼球111B的右眼球影像，且對接收到的左眼球影像與右眼球影像進行分析，並產生一移動資訊121。與上述之實施例相同的是，移動資訊121是依據兩個眼球111A與111B的瞳孔111C移動方向所判斷。接著，通訊單元13會接收移動資訊121，並將移動資訊121傳送至電子裝置14。

此外，兩個微型攝像液體變焦鏡頭11的設置，除了可更精確的擷取眼球影像移動資訊外，還可應用於判斷配戴者與其所注視目標物的距離。兩個微型攝像液體變焦鏡頭11分別量測左右眼球與雙眼中心點的偏移量，偏移量會所形成 兩眼球視線的夾角，測量兩眼球視線的夾角便可計算被注視目標與配戴者之間的距離。

上述之眼球動態追蹤裝置1不但可以用來做瞳孔111C移動的監控。此外，還可以利用其具有追蹤眼球動態的特性，在電子裝置14上同步產生操控的效果。請參閱圖7，圖7所繪示為又一實施例之眼球動態追蹤裝置之示意圖。其中，若以不同的主觀角度來看，會形成不同的移動方向。在此，以配戴者的主觀角度來看，當瞳孔111C是向左下移動時。相對的，以微型攝像液體變焦鏡頭11拍攝的主觀角度來看，則此時虹膜111D看起來是往右下移動。因此，微處理器12會接收到配戴者的虹膜111D是向右下移動的眼球影像，並產生一個向左下移動的移動資訊121，並透過通訊單元13將此向左的移動資訊121傳送至電子裝置14上。電子裝置14接收向左的移動資訊121後，便可於顯示介面142上執行向左滑動的指令。

換言之，相當於使用者用手指在智慧型手機上的觸控螢幕向左滑動的觸控功能。具有將瞳孔111C的移動軌跡轉換成在電子裝置14上的操控功效。如此一來，配戴者只需透過移動瞳孔111C就能夠操控電子裝置14，這樣就不用再藉由配戴者的雙手親自操控。本實施例尤其適於應用在肢體殘缺或癱瘓的肢體障礙人士，協助其以眼睛移動來控制電子裝置。本實施例中電子裝置14為智慧型手機，但不限於此，在某些實施例中，電子裝置14也能夠為平板電腦、桌上型電腦或家電遙控器等需人為操作的電子裝置。

此外，除了以眼球111移動作為指令之外，當配戴者分別進行左眼球111A與右眼球111B的眨眼時，也能夠依據配戴者眨眼的動作做為指令依據，微處理器12可分析配帶者左右雙眼眼球111A與111B的眨眼狀態與次數，以產生不同的控制指令。舉例來說，配帶者雙眼連續眨眼二次可設定為點擊指令，單獨左眼球111A眨眼一次則可設定為取消指令。，而配合人體自然眨眼的動作，雙眼眨眼 一次則不設定任何指令，.避免微處理器12產生誤判。經由分析眨眼產生不同控制指令，藉此可進一步提高操作電子裝置的便利性。

綜上所述，相較於習知之疲勞監控裝置，本實施例之眼球動態追蹤裝置1具有較高效率的監控效果。藉由將眼球動態追蹤裝置1攝影配戴者其中一眼球111的眼球影像，可同步由電子裝置14進行後續的追蹤與監控。本發明之眼球動態追蹤裝置1是採用微型攝像液體變焦鏡頭11，其體積小適合裝置於穿戴式裝置上。且眼球動態追蹤裝置1還可應用於車輛駕駛的疲勞監控系統，透過直接監控車輛駕駛的眼球閉合的狀態判斷駕駛的疲勞狀態。因此，就算駕駛轉頭注視其他方向，眼球動態追蹤裝置1仍可追蹤駕駛的眼球以判斷其疲勞狀態。此外，瞳孔111C的移動資訊121也能夠傳送到外部的電子裝置14，讓電子裝置14將移動資訊121轉換成操作指令，配戴者便可經由雙眼眼球111移動與眨眼來控制電子裝置14。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧眼球動態追蹤裝置

11‧‧‧微型攝像液體變焦鏡頭

12‧‧‧微處理器

121‧‧‧移動資訊

122‧‧‧闔眼資訊

13‧‧‧通訊單元

14‧‧‧電子裝置

141‧‧‧警示訊息

Claims (10)

1. 一種眼球動態追蹤裝置，適於對一配戴者的其中一眼球進行追蹤，該眼球動態追蹤裝置與一電子裝置產生電性連接，該眼球動態追蹤裝置包括：一微型攝像液體變焦鏡頭，以一水平斜向角度對準該配戴者之該其中一眼球，並擷取該眼球之一眼球影像；一微處理器，與該微型攝像液體變焦鏡頭產生電性連接，該微處理器接收並分析該眼球影像，以產生一移動資訊；及一通訊單元，與該微處理器產生電性連接，該通訊單元接收該移動資訊後將該移動資訊傳送至該電子裝置。
2. 一種眼球動態追蹤裝置，適於對一配戴者的二眼球進行追蹤，該眼球動態追蹤裝置與一電子裝置產生電性連接，該眼球動態追蹤裝置包括：二微型攝像液體變焦鏡頭，分別以一水平斜向角度對準該配戴者之二眼球，並擷取一左眼眼球影像與一右眼眼球影像；一微處理器，與上述微型攝像液體變焦鏡頭產生電性連接，該微處理器接收並分析該左眼眼球影像與該右眼眼球影像，產生一移動資訊；及一通訊單元，與該微處理器產生電性連接，該通訊單元接收該移動資訊與資訊後，將該移動資訊傳送至該電子裝置。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之眼球動態追蹤裝置，該眼球動態追蹤裝置是裝設於一框架上，該框架是設置於一配戴者之鼻與耳部。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之眼球動態追蹤裝置，其中該通訊單元為一無線通訊單元。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之眼球動態追蹤裝置，其中該電子裝置為桌上型電腦、筆記型電腦、智慧型手機、家電遙控器或平板電腦。
6. 如申請專利範圍第1項所述之眼球動態追蹤裝置，其中該微處理器是分析該眼球影像中之一虹膜或瞳孔的移動方向，以產生該移動資訊。
7. 如申請專利範圍第1項所述之眼球動態追蹤裝置，其中該微處理器還適於分析該眼球影像，並計算該眼球闔眼的時間，產生一闔眼資訊，闔眼資訊被傳送到該通訊單元中，且由該通訊單元傳送該電子裝置，當該闔眼資訊中之闔眼時間大於一預設值，該微處理器使該電子裝置發出一警示訊息。
8. 如申請專利範圍第2項所述之眼球動態追蹤裝置，其中該微處理器是分析該左眼眼球影像與該右眼眼球影像中之一虹膜或瞳孔的移動方向，以產生該移動資訊。
9. 如申請專利範圍第2項所述之眼球動態追蹤裝置，藉由該微處理器經由分析左眼球影像與右眼球影像，以獲知該配戴者與所注視目標物間的距離。
10. 如申請專利範圍第2項所述之眼球動態追蹤裝置，該微處理器還適於分析該眼球之眨眼狀態與次數，並依據眼球之眨眼狀態與次數產生一控制指令。