行扫描照相机眼跟踪系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及眼跟踪系统，且更具体地涉及使用行扫描照相机的眼跟踪系统和方法。
【背景技术】
[0002]
通常使用三个一般配置之一来实施目前已知的眼或注视(gaze)跟踪系统。第一配置利用直接指向眼睛的头戴式照相机。第二配置使用一组一个或多个固定安装的概观照相机和指向眼睛的伺服系统控制的长焦距照相机。第三配置使用单个固定安装的照相机。
[0003]通常，第一配置比第二个明显更不复杂，但它确实展示某些缺点。例如，它可能难以维持适当的校准，因为照相机相对于眼睛的甚至轻微运动可引起相对大的估计误差。头戴式照相机也可能是戴起来不舒服的，并可能阻碍佩戴者的视场。在大多数实例中，经由高速总线来传送来自头戴式照相机的图像数据，导致电缆连接到佩戴者的头部。虽然无线数据传送在技术上是可行的，但是电池的增加的重量和必需的再充电可能是令人厌恶的。这个配置也依赖于每只眼的单独照相机。
[0004]通常在实验室环境中使用的第二配置也展示缺点。特别地，如果设置在具有显著振动的环境内则它也可能难以维持适当的校准，并依赖于每只眼睛的单独照相机。伺服机构可能不能够承受飞行器座舱中的振动，且长焦距照相机将需要被刚性地安装以实现在振动环境中的足够的精确，从而增加伺服机构尺寸和功率。
[0005]第三配置在当前的技术发展水平中具有明显有限的准确和视场，两者由于所获取的图像的非常有限的角分辨率。
[0006]因此，存在对可在振动环境(例如飞行器座舱)中维持其校准、不需要由用户佩戴和/或不依赖于每只眼睛的单独照相机的眼跟踪系统的需要。本发明至少解决这些需要。
【发明内容】
[0007]
本概述被提供以描述在详细描述中进一步描述的以简化形式的选择概念。本概述并不旨在识别要求保护的主题的关键或本质特征，其也不旨在被用作确定要求保护的主题的范围的帮助。
[0008]在一个实施例中，眼跟踪系统包括行扫描照相机、光学反射器和处理器。行扫描照相机具有线性视场，并配置成捕获在线性视场内的图像数据。光学反射器被设置在线性视场内。光学反射器适于旋转并配置成在旋转时允许行扫描照相机捕获在三维体积内的二维投影的图像数据。处理器耦合成接收由行扫描照相机捕获的图像数据，并配置成在接收其时确定在三维体积内的一只或多只眼睛的位置。
[0009]在另一实施例中，用于确定在三维体积中的一只或多只眼睛的位置的方法包括在行扫描照相机的线性视场内旋转光学反射器以允许行扫描照相机捕获在三维体积内的二维投影的图像数据，以及处理由行扫描照相机捕获的图像数据以确定一只或多只眼睛的位置。
[0010]在又一实施例中，交通工具内部的眼跟踪系统包括行扫描照相机、光学反射器和处理器。行扫描照相机具有线性视场，并配置成捕获在线性视场内的图像数据。光学反射器设置在线性视场内。光学反射器适于旋转并配置成在旋转时允许行扫描照相机捕获在交通工具内的图像数据。处理器耦合成接收由行扫描照相机捕获的图像数据，并配置成在接收其时确定在飞行器座舱内的一只或多只眼睛的位置和一只或多只眼睛的注视的方向。
[0011]此外，根据结合附图和前述【背景技术】进行的随后的详细描述和所附权利要求，目艮跟踪系统和方法的其它期望的特征和特性将变得明显。
【附图说明】
[0012]
将在下文中结合下面的绘制图形来描述本发明，其中相似的数字表示相似的元件，且其中:
图1描绘行扫描照相机眼跟踪系统的一个示例性实施例的功能框图；以及图2描绘图1的系统如何检测眼位置和注视方向两者的简化表示。
【具体实施方式】
[0013]
下面的详细描述在性质上仅仅是示例性的，且并不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。如在本文使用的，词“示例性”意指“用作示例、实例或例证”。因此，在本文被描述为“示例性”的任何实施例并不一定被解释为相比于其它实施例是优选的或有利的。本文描述的所有实施例是示例性实施例，其被提供以使本领域中的技术人员能够实现或使用本发明且不限制由权利要求限定的本发明的范围。此外，没有意图由在前述技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
或下面的详细描述中提出的任何明确的或暗示的理论限制。
[0014]参考图1，眼跟踪系统100的一个实施例的功能框图被描绘并包括行扫描照相机102、光学反射器104和处理器106。如通常已知的，行扫描照相机102具有单行像素传感器，而不是传感器的矩阵，且因此具有线性视场(FOV) 103。行扫描照相机102配置成捕获在其线性视场内的图像数据，并将这个图像数据供应到处理器106。将认识到，行扫描照相机102可使用现在已知的或将来开发的许多行扫描照相机中的任何一个来实施，并可具有变化的水平的分辨率，如所需的或期望的。
[0015]光学反射器104被设置在行扫描照相机102的线性视场内。光学反射器104 f禹合成从驱动力矩源(drive torque source) 108接收驱动力矩。光学反射器104响应于驱动力矩而旋转。如图1清楚地描绘的，光学反射器104在旋转时有效地增加行扫描照相机102的FOV 105，允许它捕获三维体积110 (例如飞行器座舱)的二维投影的图像数据。光学反射器104可被不同地实施和配置。例如，光学反射器可被实施为棱镜或反射镜，仅举几例。在一些实施例中，光学反射器104可以是非均匀设备，由此，由行扫描照相机102感测的各种帧可具有不同的性质(例如分辨率、FOV等)。如图1还描绘的，可发射在窄红外波段中的光的一个或多个照明源107可用于照亮三维体积110，并用作角度参考以确定注视的方向。
[0016]处理器106耦合成接收由行扫描照相机102捕获的图像数据，并配置成在接收其时确定在三维体积110内的一只或多只眼睛112的位置。其中处理器106确定一只或多只眼睛的位置所使用的特定方式可改变，但在特定的优选实施例中，它通过使图像数据分样(decimate)以实现第一相对低水平的图像分辨率来这么做。这是可能的，因为高分辨率图像处理不需要确定一只或多只眼睛112的位置。在一些实施例中，处理器106被另外配置成确定一只或多只眼睛112的注视的方向。为了实施这个功能，处理器106进一步配置成提取在一只或多只眼睛112的位置周围的图像数据，并处理这些数据来实现第二、相对高水平的图像分辨率。如可认识到的，图像分辨率的第二水平大于图像分辨率的第一水平。
[0017]在图2中以简化形式示出上述过程。描述了由行扫描照相机102在增加的FOV 105中捕获的图像202的简化表示。如上面指明的处理器106使与这个图像202相关的图像数据分样以确定眼睛112的位置。如图2还描绘的，在较高图像分辨率下处理在眼睛112周围的区域204，以便可确定其中每只眼睛112正在注视的方向。
[0018]本文描述的系统和方法提供相比于目前已知的眼跟踪系统的显著优点。系统100是相对不复杂的，具有相对低的重量，且是相