[发明专利]用于同轴眼睛凝视跟踪的系统和方法

说明书

提供了一种用于执行眼睛凝视跟踪的系统和方法，该系统被配置成用该方法并且该方法包括：针对单个同轴成像装置最优化场景的照明，在最优化的照明下，利用所述单个同轴成像装置获取图像，以及处理所获取的图像，以执行凝视估计。还提供了动态照明控制、眼睛候选检测和过滤、以及凝视估计技术。

本申请要求保护2013年3月18日提交的美国临时申请No.61/802881的优先权，其内容通过引用并入于此。

技术领域

下面内容涉及用于同轴(on-axis)眼睛凝视(gaze)跟踪的系统和方法。

背景技术

用于人与机器之间的交互的常见技术包括手动用户接口装置，如键盘、按钮、操纵杆以及点击装置(例如，鼠标器、针笔等)。眼睛凝视跟踪系统方面的近期发展可以确定单人眼睛的视线(LOS)矢量。该LOS信息可以被用作用于人机交互的控制工具。

针对用户至空间(例如，画面)中一位置，已知有两种一般类型的凝视估计过程。即，函数映射和3D模型。在函数映射中，获取画面点和特征矢量对(通常经由校准过程)，并且每一对都包含当用户凝视画面上的所设置点时，从该用户获取的特征矢量。接着，将这两个数据集用于近似从特征矢量至画面位置的凝视映射函数。

在基于3D模型的方法中，结合选定的眼睛模型使用所提取眼睛特征，来估计眼睛的光学轴。该轴确定眼睛在空间中的角状位置，并且可以结合用户视轴的已知发散性来使用，以估计用户在看空间中的什么地方。

对于将眼睛凝视跟踪信息用作控制工具来说，有许多缺点。例如，这种缺点可以包括：眼睛的视觉系统与大脑中的所得图像之间的直觉链接；相对于移动手动交互装置的眼睛移动速度(即，用户通常在移动手动装置之前看着该手动装置的希望目的地)；以及眼睛凝视跟踪技术可以被严重伤残人士使用的可能性(仅举几个例子)。

用于眼睛凝视跟踪系统的许多其它应用例如可以包括：深入眼睛移动与感知和/或认知过程之间的连接的心理和生理研究；驾驶员意识分析；深入广告和网站布局的有效性的研究；以及凝视偶然显示(仅举几个例子)。

典型地讲，已知许多现有凝视跟踪技术采用操作如下的系统，其中，分析所提供的图像数据以寻找眼睛，对所找到的眼睛进行特定特征提取，以及使用该特征来估计画面上的凝视点。然而，这些系统通常采用多个照明源和一个或更多个成像系统，以便确定用户的POG。这些系统趋于包含同轴和离轴照明源两者，利用图像差分方法来检测和跟踪场景中的眼睛。根据这个情况，来自照明源的瞳孔中心和多角膜反射(还已知为Purkinje图像)被提取为眼睛特征，并且用于确定画面上用户的POG。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于执行眼睛凝视跟踪的方法，该方法包括以下步骤：针对单个同轴成像装置最优化场景的照明；在最优化的照明下，利用所述单个同轴成像装置获取图像；以及处理所获取的图像，以执行凝视估计。

在其它方面，提供了被配置成执行所述方法的计算机可读介质和系统。

附图说明

下面，参照其中附图，仅通过示例的方式对实施方式进行描述：

图1是其中将凝视跟踪系统并入用于跟踪用户的凝视的电子装置中的环境的示意图；

图2例示了同轴配备电子装置的示例；

图3例示了同轴和离轴配备电子装置的示例；

图4是针对凝视跟踪系统的配置的示例；

图5图像中的眼睛的示意性例示图；

图6是例示针对凝视跟踪系统的配置的示例的框图；

图7A是例示动态照明过程的应用的状态图；

图7B是例示动态照明与场景中的多个用户的应用的状态图；