[实用新型]一种基于多维坐标的眼球追踪方法的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及视觉互动领域，尤其涉及一种在头戴式虚拟现实/增强现实设备或眼镜式显示设备中使用的基于多维坐标的眼球追踪装置。

背景技术

头戴式虚拟现实设备(又称VR眼镜，或者VR头盔)和头戴式增强现实设备(又称AR眼镜，或AR头盔)是目前正在快速发展和普及的虚拟现实和增强现实产品。现有虚拟现实和增强现实设备中都使用了透镜，利用其折射光特效，使用户看清距离眼睛3-7cm的头显内的事物，例如HTC Vive的内置菲涅尔透镜，Oculus Rift CV1的内置混合菲涅尔透镜等。

眼球追踪是基于标定的眼球特征点，实时记录眼动轨迹在屏幕上的扫视轨迹的技术。虹膜识别技术是基于人眼虹膜的唯一性的特点，提取虹膜特征点作为标定点，从而进行身份识别和眼球追踪的技术。眼球追踪与虹膜识别技术的结合将有助于提供一种新型的人机交互方式，无需依赖鼠标、键盘或者游戏手柄，只需通过眼球运动即可，操作过程简单、快捷，对虚拟现实或增强现实用户来说，用户体验将显著改善。

现有技术中，头戴式虚拟现实或增强现实装备主要基于暗瞳技术，并以角膜反光点作为参考点计算瞳孔-角膜反光点矢量，其眼球追踪方案采用红外光源照射眼睛，并由红外摄像头接收上述眼睛图像后进行处理，传统方案存在以下问题：

一、红外光源数量较少，在用户眼睛转动幅度较大、瞳孔偏转较大的时候，红外光源的反光点可能落于角膜区域之外，无法被红外摄像头捕获，导致覆盖视角小，无法检测某些视角。

二、红外光源数量较少或分布不均匀，红外光源无法均匀照明眼睛，导致红外摄像头捕获的眼睛图像亮度不均匀，成像质量较差，影响眼球追踪数据精度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于多维坐标的眼球追踪装置，通过提供一种高效的红外光源组及相应的算法，无论用户何种视角，在角膜上均可以选择数量合理的有效反光点以检测眼动点位置，实现用户使用头戴式虚拟现实或增强现实设备的眼动点位置全视角覆盖，且红外摄像头捕获的眼睛图像亮度均匀。

根据本实用新型的实施方式，提出一种基于多维坐标的眼球追踪装置，其特征在于，所述装置包括：

眼球追踪模块，以进行眼球追踪，所述眼球追踪模块包括红外摄像头、红外反光部件以及设置在固定位置的8个以上红外光源；所述红外摄像头设置于用户使用时看不见的位置上，以接收经红外反光部件反射的红外光；

镜杯，所述镜杯包括镜杯支架和透镜，所述镜杯支架包括支架底座和支架侧壁；

在标定时所述固定位置的8个以上红外光源的反光点均落在角膜上，在使用中至少有3个反光点落在角膜上。

优选的，所述8个红外光源围绕透镜均匀分布。

优选的，所述8个红外光源设置于支架底座的内侧或外侧。

优选的，所述8个红外光源设置在透镜的均匀厚度的边缘的表面上或内嵌在透镜均匀厚度的边缘内。

优选的，所述红外反光部件安装在透镜支架侧壁上，与透镜支架底座平面的夹角为θ。

优选的，所述夹角为θ在0°～45°的范围内。

优选的，所述装置还包括可透红外不透可见光滤光片，所述可透红外不透可见光滤光片设置于透镜和红外摄像头之间，用于遮盖所述8个红外光源，以便用户使用时看不见所述8个红外光源，同时红外光源所发射的红外光可照射到眼睛。

优选的，所述红外摄像头设置于显示屏的周围。

优选的，所述可透红外不透可见光滤光片为环状或带凹槽的环状结构。

优选的，所述可透红外不透可见光滤光片为亚克力板材料

本实用新型具有有益效果：提供一种基于多维坐标的眼球追踪装置，通过提供一种高效的红外光源组，无论用户眼睛何种视角，均可以检测3个以上有效反光点以检测眼动点位置，实现用户使用头戴式虚拟现实或增强现实设备的眼动点位置全视角覆盖，且红外摄像头捕获的眼睛图像亮度均匀，后续图像处理方便。

附图说明

图1是基于多维坐标的眼球追踪方法步骤(1)的标定眼睛图像。

图2a～图2h是基于多维坐标的眼球追踪方法步骤(3)的眼睛图像。

图3是基于多维坐标的眼球追踪方法的流程示意图。

图4是图1的标定眼睛图像示意图。

图5是图2a的示意图。

图6是基于多维坐标的眼球追踪装置的正视图。

图7是图6中装置一实施方式沿A-A’的剖面图。

图8是图7中实施方式使用时红外光反射路径图。