[发明专利]控制计算装置的系统及方法

说明书

本申请是申请日为2005年4月1日、申请号为201010609864.5且发明名称为“监控眼睛运动的系统及方法、控制计算装置的系统及方法”的原案申请的分案申请，而该原案申请是申请日为2005年4月1日、申请号为200580017565.X号(国际申请号为PCT/US2005/011104)且发明名称为“用于监控眼睛运动的生物传感器、通信器、和控制器及其使用方法”的分案申请。

技术领域

本发明大体而言涉及用于监控人眼睛的运动的装置、系统和方法，例如，用于监控疲劳、故意通信，和/或用于基于眼睛、眼睑、和/或人的一只眼睛或双眼的其他组件的运动来控制装置的设备、系统和方法。

背景技术

已建议使用人眼睛的运动来监控无意识状态，诸如人的觉醒或者瞌睡状态。例如，美国专利第3,863,243号披露了一种装置，其能够发出警报来警告正使用该装置的即将开始入睡的人。该装置包括类似于一组镜片的其上安装有光纤和光电元件(photocell)的镜框，其中，当戴上该镜框时，镜片正对着用户的眼睛。光电元件检测由人眼睛反射出的光的强度，即，闭上眼睛时通过眼睑或者睁开眼睛时通过眼表(eye surface)所反射的光的强度。计时器在正常眨眼和眼睛闭上期间的持续时间(即，表示人入睡的时间)之间进行区分。当经过临界时间时，发出警报来通知和/或叫醒用户。

另一种装置是MTI Research Inc.的Alterness Monitor，其可以被安装在安全玻璃上，并且沿着关键位置处(在该位置处，除了眨眼期间外，射束不会被睫毛中断)的眼睑轴发出连续的红外光束，从而使其具有测量眨眼频率的能力。诸如美国专利第5,469,143号和第4,359,724号中所披露的那些其他装置直接使用用户的眼睑或者眉毛来检测眼睛的运动并且当检测到瞌睡状态时会启动警报。这样的装置可以包括机械装置，例如，机械臂、或者靠在眼睑上的压电膜。

已建议在车辆的仪表板、顶、或其他位置上安装相机或其他装置来监控司机的意识。然而，这样的装置需要用户眼睛保持持续与相机接触。另外，如果用户将其头部向侧面或者向下转动、回转、伸出车辆，如果用户快速地来回移动，或者如果相机相对于人而移动，那么它们就不能监控眼睑的运动。另外，这样的相机可能会侵犯隐私和/或存在看穿眼镜、太阳镜、乃至隐形眼睛的问题，并且其在日光下不能有效操作。

发明内容

本发明涉及用于监控对象的一个或多个眼睛、眼睑、和/或瞳孔的运动的设备、系统、和方法。通常，人类每分钟至少眨眼大约5-30次，或者每天眨眼大约7,000-43,000次。每次无意识反射的眨眼持续大约200-300毫秒，总地平均下来是大约250毫秒，每天由于无意识眨眼而闭眼的时间总计大约1,750-10,800秒。当发生疲劳或者困倦时，眨眼可能更长且更慢和/或眨眼率可能变化，和/或眼睑可能由于小幅度的眼睑眨动而开始逐渐下垂，例如，直到眼睛开始由于短期“微睡”(即，持续大约3-5秒或更长的睡眠状况)而闭上，或者由于长时间的睡眠而闭上。另外，瞳孔可能收缩得更加缓慢，表现出大小的不稳定波动、直径逐渐收缩，和/或像困倦和疲劳前进一样对闪光表示出延迟反应(即，延迟瞳孔反应潜伏期)。另外，会出现瞌睡的其他视觉表现，诸如，当在上或在下拍摄目标的情况下，对(例如)刺激的缓慢或延迟的跳视眼睛跟踪反应(即，延迟的跳视反应潜伏期)，和/或无论双眼会合或发散、眼位偏移、或者内隐斜与否都无法定向凝视。

在一个实施例中，提供了用于监控眼睑、瞳孔、和/或眼睛运动的设备，其包括：装置，用于戴在用户头部上；光源，用于当戴上装置时将光导向人的眼睛；以及连接到装置的第一和第二光纤束，第一束用于观察戴上装置的人的第一只眼睛，第二光纤束用于观察戴上装置的人的第二只眼睛。该设备还可以包括连接至第一和第二光纤束的相机，用于获取第一和第二只眼睛的图像。

任选地，该设备还可以包括第三光维束，其远离用户定位，例如，用于观察用户头部将转向的区域。另外或者可选地，该设备可以具有一个或多个空间传感器。相机可以连接至第一和第二光纤束，用于获取第一和第二只眼睛的图像，还可以连接至第三光纤束，用于获取用户头部和/或眼睛所朝向的区域的图像。空间传感器可以允许同时测量或者跟踪(例如)相对于用户眼睛运动的用户头部运动。另外，连接至相机的发射器和/或传感器阵列可以允许测量一只眼睛或双眼的各种眼睛运动参数，诸如眼睑的速率、加速度和减速度、眨眼频率、“PERCLOS”(眼睑张开的时间的百分比)、睑裂的垂直高度(即，眼睑之间没有覆盖瞳孔的区域)，例如，与完全张开的眼睛有关的距离或者百分比等等。