[发明专利]眼睛跟踪设备及其方法

权利要求书

1.一种包括处理单元的眼睛跟踪设备，所述处理单元被配置为并可操作来接收指示用户的眼睛的至少两个图像，在每个图像中识别与眼睛角膜缘相关的区域；确定角膜缘结构的几何表示，以及通过至少两个图像的所述角膜缘结构的所述几何表示的三角测量来确定用户的眼睛的三维位置和凝视方向。

2.根据权利要求1所述的眼睛跟踪设备，其中，所述角膜缘结构的所述几何表示包括环形或椭圆形结构。

3.根据权利要求1或2所述的眼睛跟踪设备，还包括至少两个成像器，每个成像器被配置为在不同的角度下捕获用户的眼睛的至少一个图像。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的眼睛跟踪设备，其中，所述处理单元包括角膜缘检测器，所述角膜缘检测器被配置为并可操作来接收指示角膜缘区域的数据，并通过数字图像预处理来确定所述角膜缘结构的几何表示。

5.根据权利要求4所述的眼睛跟踪系统，其中，对于每个图像，所述角膜缘检测器被配置为并可操作来用于数字图像预处理，所述数字图像预处理包括：计算所述角膜缘区域的图像强度梯度图；识别所述角膜缘结构的至少一个区域，在所述至少一个区域中，梯度的局部方向实质上是一致的；通过对这样的区域的像素加权来处理指示所述角膜缘结构的数据；以及基于与眼睛角膜缘相关的匹配像素生成所述角膜缘结构的几何表示。

6.根据权利要求4或5所述的眼睛跟踪设备，还包括角膜缘三角测量仪，所述角膜缘三角测量仪被配置为和可操作来对于每个图像接收指示所述角膜缘结构的几何表示的数据，并且执行至少两个图像的所述几何表示的三角测量以确定三维角膜缘参数。

7.根据权利要求6所述的眼睛跟踪系统，其中，所述处理单元被配置为并可操作来基于所述三维角膜缘参数来确定用户的眼睛的三维位置和凝视方向。

8.根据权利要求6或7所述的眼睛跟踪设备，其中，所述三维角膜缘参数包括所述角膜缘的中心的三个坐标、角膜缘平面的法线的方向、所述角膜缘的平面的位置和所述角膜缘的大小中的至少一个。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的眼睛跟踪设备，其中，所述角膜缘三角测量仪被配置为和可操作来确定所述角膜缘的半径和/或所述角膜缘的扭转旋转。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的眼睛跟踪设备，其中，所述处理单元包括区域检测器，所述区域检测器被配置为和可操作来接收指示用户的眼睛的所述至少两个图像中的每个图像，并且通过使用迭代像素过滤过程并且生成指示初始角膜缘区域的数据来在每个图像中识别指示所述初始角膜缘区域的图像数据。

11.根据权利要求10所述的眼睛跟踪设备，其中，所述区域检测器被配置为通过下列操作中的至少一个来识别指示初始角膜缘区域的图像数据：识别指示眼睛特征例如瞳孔、眼睑、巩膜、虹膜和眼睫毛的图像数据以及基于解剖参数来识别初始角膜缘区域。

12.根据权利要求11所述的眼睛跟踪设备，其中，所述区域检测器被配置为通过使用机器学习来识别指示眼睛特征的图像数据。

13.根据权利要求11或12所述的眼睛跟踪设备，其中，所述区域检测器被配置为和可操作来通过分割每个图像用于识别与瞳孔区域相关的像素来识别指示眼睛特征的所述图像数据。

14.根据权利要求13所述的眼睛跟踪设备，其中，所述角膜缘三角测量仪被配置为在至少两个瞳孔几何表示之间执行三角测量以确定三维瞳孔参数，所述三维瞳孔参数包括瞳孔平面的法线的方向、瞳孔的中心的坐标和瞳孔直径中的至少一个；基于所述三维瞳孔参数来估计所述初始眼睛角膜缘区域的位置；并生成指示在每个图像中的所述角膜缘的所述初始区域位置的数据。