一种眼动识别方法及装置与流程

本发明涉及智能硬件技术领域，更具体地说，涉及一种眼动识别方法及装置。

背景技术：

在人机交互技术领域，尽管当前已经有许多新兴交互方式的尝试，比如体感交互、眼动跟踪、语音交互、生物识别等方式，但大部分的交互方式使用率都不是非常高，也还未进入真正意义上的商业应用普及中，更没有哪种人机交互方式，能够达到人可以毫无障碍、随心所欲地和设备(机器)交流的水平。除了逐渐普及了的多点触控交互方式以外，其他大部分的人机交互方式在技术以及使用稳定性上还有待突围。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种眼动识别方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种眼动识别方法，其中，包括以下步骤：

步骤1、通过摄像头以预设时间间隔持续获取用户眼部图片；

步骤2、连续对每一帧图片进行分析，计算并存储瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离；

步骤3、根据瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离变化判断眼动方向，即以所述眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标为固定坐标，计算连续获得的每一帧图片中瞳孔中心点坐标至这四点的距离，并根据每帧图片中这四点的距离变化判断眼动方向。

本发明所述的眼动识别方法，其中，所述步骤2具体包括：

步骤2-1、提取所述眼眶边缘曲线，分别获取所述眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点的坐标；

步骤2-2、提取瞳孔中心点坐标；

步骤2-3、计算所述瞳孔中心点坐标分别至所述眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标的相对距离。

本发明还提供了一种眼动识别装置，其中，包括：

摄像模块，用于通过摄像头以预设时间间隔持续获取用户眼部图片；

距离计算模块，用于连续对每一帧图片进行分析，计算并存储瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离；

判断模块，用于以所述眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标为固定坐标，计算连续获得的每一帧图片中瞳孔中心点坐标至这四点的距离，并根据每帧图片中这四点的距离变化判断眼动方向。

本发明所述的眼动识别装置，其中，所述距离计算模块包括：

坐标计算单元，用于提取所述眼眶边缘曲线，分别获取所述眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点的坐标，提取瞳孔中心点坐标；

距离计算单元，用于计算所述瞳孔中心点坐标分别至所述眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标的相对距离。

本发明的有益效果在于：通过计算并存储所获取的每帧图片瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离，并根据瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离变化判断眼动方向，可以快速实现眼动方向的判断，与现有眼动方向判断方法相比，本方法能节省大量运算，提高计算速度并降低硬件实现成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明较佳实施例的眼动识别方法流程图；

图2a、2b、2c、2d是本发明较佳实施例的持续获取的4帧眼部图片示意图；

图3是本发明较佳实施例的眼动识别装置原理框图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的眼动识别方法流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤s10、通过摄像头以预设时间间隔持续获取用户眼部图片；

步骤s20、连续对每一帧图片进行分析，计算并存储瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离；

步骤s30、根据瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离变化判断眼动方向。

本发明方法通过计算并存储所获取的每帧图片瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离，并根据瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离变化判断眼动方向，可以快速实现眼动方向的判断，与现有眼动方向判断方法相比，本方法能节省大量运算，提高计算速度并降低硬件实现成本。

上述眼动识别方法中，步骤s20具体包括：

步骤s21、提取眼眶边缘曲线，分别获取眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点的坐标；

步骤s22、提取瞳孔中心点坐标；

步骤s23、计算瞳孔中心点坐标分别至眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标的相对距离。

上述眼动识别方法中，步骤s30具体包括：

以眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标为固定坐标，计算连续获得的每一帧图片中瞳孔中心点坐标至这四点的距离，并根据每帧图片中这四点的距离变化判断眼动方向。

上述眼动识别方法中，步骤s30具体包括：

将获取的每一帧图片置于同一坐标中，眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标，以及瞳孔中心点坐标均为活动点；

计算连续获得的每一帧图片中瞳孔中心点坐标至其他四点的距离，并根据每帧图片中这四点的距离变化判断眼动方向。

图2a、2b、2c、2d是持续获取的4帧眼部图片示意图，从图2a依次至图2b、2c、2d，瞳孔向左侧移动。以眼眶边缘曲线上顶点c、下顶点d、左侧顶点a、右侧顶点b坐标为固定坐标，分别计算这4帧图片中，瞳孔中心点e坐标至这四点的距离，四个距离值分别记为e-c、e-d、e-a、e-b，通过列表，可以发现e-c、e-d、e-b三个距离值均依次变大，e-a则变小，可以判断出瞳孔向眼眶左侧顶点方向移动。

在另一实施例中，瞳孔向图2a中上顶点c和左侧顶点a的方向移动，即向左上方移动，此时可以通过上述方法计算出上述距离值e-d、e-b是逐渐变大，而距离值e-a、e-c则逐渐变小。

在具体的实施例中，可以将e-c、e-d、e-a、e-b四个值分别的变大、变小两个状态以排列组合形式列出对应的眼动方向状态结果，在计算得到上述e-c、e-d、e-a、e-b四个值之后，直接查表得到对应的眼动方向判断结果，可进一步提高判断速度。

在本发明另一实施例中，还提供了一种眼动识别装置，如图3所示，具体包括：摄像模块10，用于通过摄像头以预设时间间隔持续获取用户眼部图片；距离计算模块20，用于连续对每一帧图片进行分析，计算并存储瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离；判断模块30，用于根据瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离变化判断眼动方向。本发明通过计算并存储所获取的每帧图片瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离，并根据瞳孔中心点到眼眶上、下、左、右四个方向的距离变化判断眼动方向，可以快速实现眼动方向的判断，与现有眼动方向判断方法相比，本方法能节省大量运算，提高计算速度并降低硬件实现成本。

上述实施例中，摄像模块可以是单个摄像头，或者是摄像模组。距离计算模块、判断模块可以是固化于fpga板上的硬件电路模块，通过可编程逻辑器件实现数据计算。

上述眼动识别装置中，距离计算模块包括：坐标计算单元，用于提取眼眶边缘曲线，分别获取眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点的坐标，提取瞳孔中心点坐标；距离计算单元，用于计算瞳孔中心点坐标分别至眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标的相对距离。

上述眼动识别装置中，判断模块包括第一判断单元，用于以眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标为固定坐标，计算连续获得的每一帧图片中瞳孔中心点坐标至这四点的距离，并根据每帧图片中这四点的距离变化判断眼动方向。

上述眼动识别装置中，判断模块包括第二判断单元，用于将获取的每一帧图片置于同一坐标中，眼眶边缘曲线上顶点、下顶点、左侧顶点、右侧顶点坐标，以及瞳孔中心点坐标均为活动点，计算连续获得的每一帧图片中瞳孔中心点坐标至其他四点的距离，并根据每帧图片中这四点的距离变化判断眼动方向。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。