[发明专利]瞳孔追踪方法与系统及用于瞳孔追踪的校正方法与模组

说明书

技术领域

本发明涉及一种瞳孔追踪方法，特别是涉及一种应用特殊的座标转换前置技术而提高准确度的瞳孔追踪方法。

背景技术

人眼追踪(Eye tracking)技术常见应用于操控电脑，可发展作为渐冻人或肢体不便的人士透通过电脑与外界沟通的辅具。此技术是指追踪眼球的移动，得到眼球位置座标或移动轨迹，并据以对电脑产生某种预设的控制指令。因此这方面技术首先必须能精准地侦测到眼球的移动，接着另一重点是必须能准确地转换成电脑产生控制指令所需的资料，例如将眼球位置转换对应成电脑显示幕上的游标位置，否则将导致下错控制指令。

已知人眼追踪技术一般可区分为接触式及非接触式两大类。其中，接触式人眼追踪技术例如需使用者配带特制加入感应线圈的隐形眼镜的搜寻线圈法；又例如需使用者在两眼四周贴设电极的眼电图法。至于非接触式人眼追踪技术目前则例如有需配带特殊设备的头戴式(Head-mount)及免头戴式(Free-head)。前述头戴式人眼追踪技术，将摄影机与光源架设在使用者头上，利用摄影机撷取的眼球影像推测视线位置，可排除使用者头部移动造成的误差；免头戴式人眼追踪技术则须克服使用者头部移动造成误差的问题。

可理解的，由于接触式人眼追踪技术对使用者来说有异物接触，会带来强烈的不舒适感；非接触式的头戴式人眼追踪技术，则是因为头戴设备对使用者造成头部承受重量、让使用者感觉笨重。以上种类皆造成使用者使用上的排斥感，姑且不论准确性及成本问题，基本上推广不易。

免头戴式人眼追踪技术方面，虽主要有使用者头部移动造成误差的问题需克服，但由于不会对使用者造成不舒适感或承受额外负担，业界大多朝此方向发展而各推出不同追踪方法，且大多以影像分析技术为基本工具。举例来说，美国第7,197,165B2号专利，揭露一种利用影像资料进行眼球追踪的方法，其利用一预先建立的头部的三维电脑模型，并寻找三维空间中定义为眼睛及眉毛的区域，将这些区域投射到二维影像空间，然后藉由分析二维影像空间的像素强度值找出眼球位置。此技术不但需事先建立使用者头部的三维电脑模型且追踪运算方法复杂，须配合强大运算功能的处理器才有办法降低处理时间，成本十分昂贵。

不论何种人眼追踪方法，开发者多着重在侦测眼球的移动方面，且这方面已大多能达一定准确度，但在眼球座标映射(mapping)到显示幕座标的转换方面则较不受重视，往往在这部分发生较多误差。一般来说，第一次进行座标转换时会需要先进行校正，常见校正方法是令使用者观看显示幕四个角落或上下左右边缘，侦测到的眼球座标作为校正点，将这些校正点视为正确而映射到显示幕，尔后使用者观看显示幕其余位置时则以内插法计算投射到显示幕的位置。然而，前述校正方法不仅校正点少，整个显示幕绝大多数位置的座标皆以内插求得，导致一旦其中一校正点稍有偏差，则将产生大范围的误差影响，且这种直接将眼球座标转换为显示幕座标的方式并未被验证是较佳的。

由此可见，上述现有的不论何种人眼追踪方法，在方法与系统的结构及使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的瞳孔追踪方法与系统，及用于瞳孔追踪的校正方法与模组，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的人眼追踪方法存在的缺陷，而提供一种新的瞳孔追踪方法及系统，所要解决的技术问题是使其提高准确度且成本低。

本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的校正方法及校正模组，用于瞳孔追踪而可提高准确度。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种瞳孔追踪方法，供将一使用者的视线转换得到一显示幕上的游标位置；其中该方法包含：一影像撷取步骤，由一影像撷取装置撷取该使用者的眼睛影像画面，该眼睛影像画面中包括一瞳孔及二反光点的影像；一处理步骤，由一处理单元依据该瞳孔与该二反光点得到一座落于一角度-面积平面图的原始座标；及一座标转换步骤，由一与该处理单元连接的座标转换模组进行，利用座标系统转换方法使该角度-面积平面图上的原始座标转换为一显示幕游标座标。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。