行掃描照相機(jī)眼跟蹤系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及眼跟蹤系統(tǒng)，且更具體地涉及使用行掃描照相機(jī)的眼跟蹤系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]
通常使用三個一般配置之一來實施目前已知的眼或注視(gaze)跟蹤系統(tǒng)。第一配置利用直接指向眼睛的頭戴式照相機(jī)。第二配置使用一組一個或多個固定安裝的概觀照相機(jī)和指向眼睛的伺服系統(tǒng)控制的長焦距照相機(jī)。第三配置使用單個固定安裝的照相機(jī)。
[0003]通常，第一配置比第二個明顯更不復(fù)雜，但它確實展示某些缺點。例如，它可能難以維持適當(dāng)?shù)男?zhǔn)，因為照相機(jī)相對于眼睛的甚至輕微運動可引起相對大的估計誤差。頭戴式照相機(jī)也可能是戴起來不舒服的，并可能阻礙佩戴者的視場。在大多數(shù)實例中，經(jīng)由高速總線來傳送來自頭戴式照相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)，導(dǎo)致電纜連接到佩戴者的頭部。雖然無線數(shù)據(jù)傳送在技術(shù)上是可行的，但是電池的增加的重量和必需的再充電可能是令人厭惡的。這個配置也依賴于每只眼的單獨照相機(jī)。
[0004]通常在實驗室環(huán)境中使用的第二配置也展示缺點。特別地，如果設(shè)置在具有顯著振動的環(huán)境內(nèi)則它也可能難以維持適當(dāng)?shù)男?zhǔn)，并依賴于每只眼睛的單獨照相機(jī)。伺服機(jī)構(gòu)可能不能夠承受飛行器座艙中的振動，且長焦距照相機(jī)將需要被剛性地安裝以實現(xiàn)在振動環(huán)境中的足夠的精確，從而增加伺服機(jī)構(gòu)尺寸和功率。
[0005]第三配置在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平中具有明顯有限的準(zhǔn)確和視場，兩者由于所獲取的圖像的非常有限的角分辨率。
[0006]因此，存在對可在振動環(huán)境(例如飛行器座艙)中維持其校準(zhǔn)、不需要由用戶佩戴和/或不依賴于每只眼睛的單獨照相機(jī)的眼跟蹤系統(tǒng)的需要。本發(fā)明至少解決這些需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]
本概述被提供以描述在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的以簡化形式的選擇概念。本概述并不旨在識別要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或本質(zhì)特征，其也不旨在被用作確定要求保護(hù)的主題的范圍的幫助。
[0008]在一個實施例中，眼跟蹤系統(tǒng)包括行掃描照相機(jī)、光學(xué)反射器和處理器。行掃描照相機(jī)具有線性視場，并配置成捕獲在線性視場內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)。光學(xué)反射器被設(shè)置在線性視場內(nèi)。光學(xué)反射器適于旋轉(zhuǎn)并配置成在旋轉(zhuǎn)時允許行掃描照相機(jī)捕獲在三維體積內(nèi)的二維投影的圖像數(shù)據(jù)。處理器耦合成接收由行掃描照相機(jī)捕獲的圖像數(shù)據(jù)，并配置成在接收其時確定在三維體積內(nèi)的一只或多只眼睛的位置。
[0009]在另一實施例中，用于確定在三維體積中的一只或多只眼睛的位置的方法包括在行掃描照相機(jī)的線性視場內(nèi)旋轉(zhuǎn)光學(xué)反射器以允許行掃描照相機(jī)捕獲在三維體積內(nèi)的二維投影的圖像數(shù)據(jù)，以及處理由行掃描照相機(jī)捕獲的圖像數(shù)據(jù)以確定一只或多只眼睛的位置。
[0010]在又一實施例中，交通工具內(nèi)部的眼跟蹤系統(tǒng)包括行掃描照相機(jī)、光學(xué)反射器和處理器。行掃描照相機(jī)具有線性視場，并配置成捕獲在線性視場內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)。光學(xué)反射器設(shè)置在線性視場內(nèi)。光學(xué)反射器適于旋轉(zhuǎn)并配置成在旋轉(zhuǎn)時允許行掃描照相機(jī)捕獲在交通工具內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)。處理器耦合成接收由行掃描照相機(jī)捕獲的圖像數(shù)據(jù)，并配置成在接收其時確定在飛行器座艙內(nèi)的一只或多只眼睛的位置和一只或多只眼睛的注視的方向。
[0011]此外，根據(jù)結(jié)合附圖和前述【背景技術(shù)】進(jìn)行的隨后的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求，目艮跟蹤系統(tǒng)和方法的其它期望的特征和特性將變得明顯。
【附圖說明】
[0012]
將在下文中結(jié)合下面的繪制圖形來描述本發(fā)明，其中相似的數(shù)字表示相似的元件，且其中:
圖1描繪行掃描照相機(jī)眼跟蹤系統(tǒng)的一個示例性實施例的功能框圖；以及圖2描繪圖1的系統(tǒng)如何檢測眼位置和注視方向兩者的簡化表示。
【具體實施方式】
[0013]
下面的詳細(xì)描述在性質(zhì)上僅僅是示例性的，且并不旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。如在本文使用的，詞“示例性”意指“用作示例、實例或例證”。因此，在本文被描述為“示例性”的任何實施例并不一定被解釋為相比于其它實施例是優(yōu)選的或有利的。本文描述的所有實施例是示例性實施例，其被提供以使本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明且不限制由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。此外，沒有意圖由在前述技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或下面的詳細(xì)描述中提出的任何明確的或暗示的理論限制。
[0014]參考圖1，眼跟蹤系統(tǒng)100的一個實施例的功能框圖被描繪并包括行掃描照相機(jī)102、光學(xué)反射器104和處理器106。如通常已知的，行掃描照相機(jī)102具有單行像素傳感器，而不是傳感器的矩陣，且因此具有線性視場(FOV) 103。行掃描照相機(jī)102配置成捕獲在其線性視場內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)，并將這個圖像數(shù)據(jù)供應(yīng)到處理器106。將認(rèn)識到，行掃描照相機(jī)102可使用現(xiàn)在已知的或?qū)黹_發(fā)的許多行掃描照相機(jī)中的任何一個來實施，并可具有變化的水平的分辨率，如所需的或期望的。
[0015]光學(xué)反射器104被設(shè)置在行掃描照相機(jī)102的線性視場內(nèi)。光學(xué)反射器104 f禹合成從驅(qū)動力矩源(drive torque source) 108接收驅(qū)動力矩。光學(xué)反射器104響應(yīng)于驅(qū)動力矩而旋轉(zhuǎn)。如圖1清楚地描繪的，光學(xué)反射器104在旋轉(zhuǎn)時有效地增加行掃描照相機(jī)102的FOV 105，允許它捕獲三維體積110 (例如飛行器座艙)的二維投影的圖像數(shù)據(jù)。光學(xué)反射器104可被不同地實施和配置。例如，光學(xué)反射器可被實施為棱鏡或反射鏡，僅舉幾例。在一些實施例中，光學(xué)反射器104可以是非均勻設(shè)備，由此，由行掃描照相機(jī)102感測的各種幀可具有不同的性質(zhì)(例如分辨率、FOV等)。如圖1還描繪的，可發(fā)射在窄紅外波段中的光的一個或多個照明源107可用于照亮三維體積110，并用作角度參考以確定注視的方向。
[0016]處理器106耦合成接收由行掃描照相機(jī)102捕獲的圖像數(shù)據(jù)，并配置成在接收其時確定在三維體積110內(nèi)的一只或多只眼睛112的位置。其中處理器106確定一只或多只眼睛的位置所使用的特定方式可改變，但在特定的優(yōu)選實施例中，它通過使圖像數(shù)據(jù)分樣(decimate)以實現(xiàn)第一相對低水平的圖像分辨率來這么做。這是可能的，因為高分辨率圖像處理不需要確定一只或多只眼睛112的位置。在一些實施例中，處理器106被另外配置成確定一只或多只眼睛112的注視的方向。為了實施這個功能，處理器106進(jìn)一步配置成提取在一只或多只眼睛112的位置周圍的圖像數(shù)據(jù)，并處理這些數(shù)據(jù)來實現(xiàn)第二、相對高水平的圖像分辨率。如可認(rèn)識到的，圖像分辨率的第二水平大于圖像分辨率的第一水平。
[0017]在圖2中以簡化形式示出上述過程。描述了由行掃描照相機(jī)102在增加的FOV 105中捕獲的圖像202的簡化表示。如上面指明的處理器106使與這個圖像202相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)分樣以確定眼睛112的位置。如圖2還描繪的，在較高圖像分辨率下處理在眼睛112周圍的區(qū)域204，以便可確定其中每只眼睛112正在注視的方向。
[0018]本文描述的系統(tǒng)和方法提供相比于目前已知的眼跟蹤系統(tǒng)的顯著優(yōu)點。系統(tǒng)100是相對不復(fù)雜的，具有相對低的重量，且是相