[发明专利]基于眼动跟踪的虚拟现实交互方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于眼动跟踪的虚拟现实交互方法及装置，通过测量眼睛的视觉注意力焦点的位置实现对眼球运动的实时追踪，其采用红外光源和红外摄像头进行眼动信息采集，通过追踪和计算眼部图像中瞳孔的中心位置来测量瞳孔的位置，建立瞳孔的运动轨迹；此外，本发明的基于眼动跟踪的虚拟现实交互装置，其能够通过监测瞳孔的变化，实时监测使用者的生理或认知状态以及情绪变化，例如，惊吓、刺激等反应，并且，本发明能够监控眼动轨迹和瞳孔的变化，例如，扩张或缩小的相应程度，反馈至主控模块。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，更为具体地，涉及一种基于眼动跟踪的虚拟现实交互方法及装置。

背景技术

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，其利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，能够在虚拟三维空间中为用户提供浸入式的交互环境。

在虚拟现实领域中，由于价格及便利性的优势，市场上面向普通消费者的主要是头戴式虚拟现实设备，用户可以通过头戴式虚拟现实设备的显示器透过光学镜片在距离很近的屏幕上观看虚拟场景。目前现有技术中的虚拟现实设备，例如，头戴式虚拟现实设备，其对视力缺陷的人员，例如，对于眼睛存在近视、远视、散光等问题需要佩戴眼镜的操作人员不够友好，佩戴舒适性差，影响使用效果。

现有技术当中的虚拟现实装置，例如，头戴式虚拟现实设备，仅能够对虚拟场景进行简单呈现或观察，而与相机拍摄视频相比，头戴式虚拟现实设备的显示器中呈现的视频通常含有大量静止和/或活动的由计算机生成的图形、文字，还可能包含较大的、与自然界不同的运动，渐进、渐出等特性，考虑到在现实空间中用户的视觉注意力会在不同距离物体上移动、注视和扫描等，在虚拟现实空间中的用户视觉注意力焦点的变化也有着类似的行为，人类视力的敏锐度随着偏离视网膜中心的距离增大而急剧下降，在通过虚拟现实头戴式设备观看虚拟场景时，用户的视力在同一时刻不可能对屏幕上所有区域保持高敏锐度，现有技术中的虚拟现实装置并未充分考虑到用户的视觉特性。

眼动捕捉是通过测量眼睛的视觉注意力焦点的位置实施追踪。此外，现有技术中的头戴式虚拟现实设备虽然能够对虚拟现实设备的使用者的较大的头部动作进行监控，但是其不能对使用者的生理或认知状态以及情绪变化，例如，惊吓、刺激等反应，进行监控。因此，期望提出一种能够对用户瞳孔的状态及运动轨迹进行监测的虚拟现实交互方法及装置。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种基于眼动跟踪的虚拟现实交互方法及装置，其能够对眼球，例如，瞳孔的运动进行跟踪，通过测量眼睛的视觉注意力焦点的位置实现对眼球运动的实施追踪，具体地，其采用红外光源和红外摄像头进行眼动信息采集，通过追踪和计算眼部图像中瞳孔的中心位置来测量眼球的位置，建立眼球的运动轨迹，此外，本发明的基于眼动跟踪的虚拟现实交互装置，其能够通过监测瞳孔的变化，实时监测使用者的生理或认知状态以及情绪变化，例如，惊吓、刺激等反应，并且，本发明能够根据眼动轨迹和瞳孔的变化，例如，扩张或缩小的相应程度，反馈至主控模块。

优选地，本发明的基于眼动跟踪的虚拟现实交互方法及装置还设置有相应的屈光度调节方法及瞳距调节方法，以及所对应的屈光度调节装置和瞳距调节装置，其能够针对不同的操作者进行适应性调节，提高佩戴的舒适性。

本发明的技术方案如下：

一种眼动跟踪的虚拟现实交互方法，其具体步骤如下：

S1：对屏幕中的图像进行网格划分，该图像的坐标点为(x_si，y_si)，预先设定眼动跟踪装置中红外光源发生器的发射频率f₁，所述红外光源发生器在工作过程中连续对操作人员眼部进行照射；摄像头采集到的左眼的瞳孔坐标为(x_li，y_li)，摄像头采集到的右眼的瞳孔坐标为(x_ri，y_ri)；