一种基于眼睛控制的光标定位方法及装置与流程

本发明涉及计算机控制技术领域，尤其涉及一种基于眼睛控制的光标定位方法及装置。

背景技术：

一般的计算机是通过鼠标的移动来控制光标在屏幕上的位置的，鼠标的移动通常是通过人手来操作的，然而，对于手部残疾或由于身患其它疾病而导致手部无法正常工作的人来说，无法进行鼠标的操作，因此难以通过鼠标来控制计算机。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于眼睛控制的光标定位方法及装置。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于眼睛控制的光标定位方法，包括步骤：

a.采集用户看向屏幕四个角时，其中一个眼睛的图像，并识别其瞳孔位置；

b.建立瞳孔位置与屏幕上位置的映射关系；

c.采集所述眼睛的当前图像，并识别其瞳孔位置；

d.根据所述映射关系计算用户视线落在屏幕上的位置；

e.把计算结果发送至被控主机，以便被控主机控制屏幕在相应的位置显示光标。

所述的基于眼睛控制的光标定位方法中，步骤a具体包括：

a1.在用户利用眼睛完成第一预设动作时进入标定状态；

a2.连续四次执行：在用户利用眼睛完成第二预设动作时，采集所述眼睛的图像并识别其瞳孔位置；

a3.判断四次瞳孔位置是否为矩形的四个角的位置；若是则执行步骤a4，否则执行步骤a5；

a4.记录该四次瞳孔的位置并退出标定状态；

a5.发出提醒信息并重新执行步骤a2。

所述的基于眼睛控制的光标定位方法中，所述第一预设动作为连续瞪眼预设的次数；所述第二预设动作为连续眨眼预设的次数。

所述的基于眼睛控制的光标定位方法中，步骤a2中识别瞳孔位置在预设坐标系中的坐标，步骤a3中通过四次瞳孔位置的坐标进行计算，从而判断是否为矩形的四个角的位置。

所述的基于眼睛控制的光标定位方法中，步骤b具体包括：

b1.以步骤a中得到的第一个瞳孔位置为原点，以该原点与其中一个非对角的瞳孔位置的连线为横坐标，并以该原点与另一个非对角的瞳孔位置的连线为纵坐标，建立眼睛坐标系；

b2.根据预设的屏幕尺寸计算眼睛坐标系中单位横坐标长度对应在屏幕上的横坐标长度，和计算眼睛坐标系中单位纵坐标长度对应在屏幕上的纵坐标长度。

所述的基于眼睛控制的光标定位方法中，步骤d中，由当前瞳孔位置在眼睛坐标系中的坐标，计算在屏幕上对应位置的坐标。

一种基于眼睛控制的光标定位装置，包括：

瞳孔位置采集模块，用于采集用户其中一个眼睛的图像并识别其瞳孔位置；

映射模块，用于建立瞳孔位置与屏幕上位置的映射关系；

计算模块，用于根据所述映射关系计算用户视线落在屏幕上的位置；

通信模块，用于把计算结果发送至被控主机，以便被控主机控制屏幕在相应的位置显示光标。

所述的基于眼睛控制的光标定位装置中，所述瞳孔位置采集模块包括：

图像采集单元，用于采集用户眼睛图像；

识别单元，用于识别瞳孔位置；

第一判断单元，用于判断用户眼睛是否完成第一预设动作；

第一执行单元，用于在用户利用眼睛完成第一预设动作时执行进入标定状态；

第二判断单元，用于判断用户眼睛是否完成第二预设动作；

第二执行单元，用于在用户利用眼睛完成第二预设动作时驱使识别单元识别当前瞳孔位置；

第三判断单元，用于判断四次由第二执行单元驱使识别单元识别到的瞳孔位置是否为矩形的四个角的位置；

第三执行单元，用于在第三判断单元判断结果为是时，记录该四次瞳孔的位置并执行退出标定状态；

第四执行单元，用于在三判断单元判断结果为否时，驱使第二执行单元重新识别四次瞳孔位置。

所述的基于眼睛控制的光标定位装置中，所述映射模块包括：

坐标建立单元，用于以所述第三执行单元记录的四次瞳孔的位置中的第一个瞳孔位置为原点，以该原点与其中一个非对角的瞳孔位置的连线为横坐标，并以该原点与另一个非对角的瞳孔位置的连线为纵坐标，建立眼睛坐标系；

计算单元，用于根据预设的屏幕尺寸计算眼睛坐标系中单位横坐标长度对应在屏幕上的横坐标长度，和计算眼睛坐标系中单位纵坐标长度对应在屏幕上的纵坐标长度。

所述的基于眼睛控制的光标定位装置，还包括眼镜框，以及设置在眼镜框的其中一个框体前上方的主体部；所述瞳孔位置采集模块、映射模块、计算模块、通信模块包含在主体部中。

有益效果：

本发明提供的一种基于眼睛控制的光标定位方法及装置，通过采集用户看向屏幕四个角时，其中一个眼睛的图像，并识别其瞳孔位置；建立瞳孔位置与屏幕上位置的映射关系；采集所述眼睛的当前图像，并识别其瞳孔位置；根据所述映射关系计算用户视线落在屏幕上的位置；把计算结果发送至被控主机，以便被控主机控制屏幕在相应的位置显示光标；以实现通过眼睛来控制光标的位置，方便手部无法正常工作的人控制计算机。

附图说明

图1为本发明提供的基于眼睛控制的光标定位方法的流程图。

图2为本发明提供的基于眼睛控制的光标定位方法中，步骤a的具体过程。

图3为本发明提供的基于眼睛控制的光标定位装置的结构示意图。

图4为本发明提供的基于眼睛控制的光标定位装置中，瞳孔位置采集模块的结构示意图。

图5为本发明提供的基于眼睛控制的光标定位装置中，映射模块的结构示意图。

图6为本发明提供的基于眼睛控制的光标定位装置的立体图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1、2，本发明提供的一种基于眼睛控制的光标定位方法，包括步骤：

a.采集用户看向屏幕四个角时，其中一个眼睛的图像，并识别其瞳孔位置。

由于用户与屏幕的相对方位角度和距离的不同，人眼的瞳孔位置与其视线落在屏幕上的具体位置之间的对应关系是不同的，因此需要先对屏幕位置进行标定。

具体的，该步骤a包括步骤：

a1.在用户利用眼睛完成第一预设动作时进入标定状态

当用户刚开始使用电脑或用户位置方式变化后，需要先对屏幕位置进行标定，通过采集用户眼睛图像并判断其是否完成第一预设动作来判断是否进入标定状态。

其中，第一预设动作可以但不限于是连续瞪眼预设的次数（例如还可以是眨眼预设次数、眼睛上下移动预设次数、眼睛左右移动预设次数等）。该预设的次数优选为2-3次，如果为1次，容易由于用户无意间的瞪眼动作（眨眼动作、眼睛上下移动动作、眼睛左右移动动作）而误触发，如果多于3次，则容易导致劳累且容易操作失误。

a2.连续四次执行：在用户利用眼睛完成第二预设动作时，采集眼睛的图像并识别其瞳孔位置

在进入标定状态后，用户依次看向屏幕四个角，并在看向每个角时完成第二预设动作，通过采集用户眼睛图像并判断其是否完成第二预设动作，若是则识别当时的瞳孔的位置。

其中，第二预设动作可以但不限于是连续眨眼预设的次数（例如还可以是瞪眼预设次数、眼睛上下移动预设次数、眼睛左右移动预设次数等）。该预设的次数优选为2-3次，如果为1次，容易由于用户无意间的眨眼动作（瞪眼动作、眼睛上下移动动作、眼睛左右移动动作）而误触发，如果多于3次，则容易导致劳累且容易操作失误。

需要说明的是，第二预设动作可以与第一预设动作不同，也可以相同。当两者相同时，完成第一次动作后即进入标定状体，此后完成的相同动作均被判定为第二预设动作。

该步骤a2中，识别瞳孔位置具体为：识别瞳孔位置在预设坐标系中的坐标。其中预设坐标系是系统程序中预设的坐标系，即为设备系统的固有坐标系，通常为设备系统中的摄像头的本体坐标系。

a3.判断四次瞳孔位置是否为矩形的四个角的位置；若是则执行步骤a4，否则执行步骤a5

具体的，通过四次瞳孔位置的坐标（在预设坐标系中的坐标）进行计算，从而判断是否为矩形的四个角的位置；

例如，先计算相邻两点之间的连线所在的直线的公式，从而得到四个直线公式（可先计算任意两个点之间的距离和共同所在的直线公式，再去掉最大的两个距离及对应的直线公式，因为这两条直线是对角线），再计算该四根直线两两之间的夹角，得到四个夹角值，当四个夹角值均落在以90°为中心的有效角度范围内时，判断结果为是。其中所有有效角度范围可以但不限于是89°～91°。判断方法不限于此。

优选实施方式中，用户看向屏幕四个角时，以顺时针方向或逆时针方向依次看，前后采集的两个点的连线即为判断否为矩形的四个角的位置时需要的直线（从而省去计算对角线的直线公式的过程），有利于简化计算过程。

a4.记录该四次瞳孔的位置并退出标定状态

此处，记录的四次瞳孔的位置是指其在预设坐标系中的坐标值。

a5.发出提醒信息并重新执行步骤a2

该提醒信息可以但不限于是语音信息和/或图像信息；其中语音信息可由装置本身的语音模块发出，也可先发送至被控主机再由被控主机通过喇叭发出；图像信息可先发送至被控主机再由被控主机通过屏幕显示。

b.建立瞳孔位置与屏幕上位置的映射关系。

步骤b具体包括步骤：

b1.以步骤a中得到的第一个瞳孔位置为原点（也可以其它瞳孔位置为原点），以该原点与其中一个非对角的瞳孔位置的连线为横坐标，并以该原点与另一个非对角的瞳孔位置的连线为纵坐标，建立眼睛坐标系；一般地，以该两条连线中较长的一条为横坐标，较短的一条为纵坐标，以便与矩形屏幕的长宽方向对应；

b2.根据预设的屏幕尺寸（屏幕的长宽尺寸是固定的，可以在计算机中通过手动输入或由计算机自动识别后发送至设备端）计算眼睛坐标系中单位横坐标长度对应在屏幕上的横坐标长度，和计算眼睛坐标系中单位纵坐标长度对应在屏幕上的纵坐标长度。

c.采集眼睛的当前图像，并识别其瞳孔位置。

d.根据映射关系计算用户视线落在屏幕上的位置

由当前瞳孔位置在眼睛坐标系中的坐标，计算在屏幕上对应位置的坐标。

e.把计算结果发送至被控主机，以便被控主机控制屏幕在相应的位置显示光标。

由上可知，该基于眼睛控制的光标定位方法，通过采集用户看向屏幕四个角时，其中一个眼睛的图像，并识别其瞳孔位置；建立瞳孔位置与屏幕上位置的映射关系；采集所述眼睛的当前图像，并识别其瞳孔位置；根据所述映射关系计算用户视线落在屏幕上的位置；把计算结果发送至被控主机，以便被控主机控制屏幕在相应的位置显示光标；以实现通过眼睛来控制光标的位置，方便手部无法正常工作的人控制计算机。

请参阅图3-6，本发明还提供一种基于眼睛控制的光标定位装置，包括：瞳孔位置采集模块1、映射模块2、计算模块3和通信模块4；

其中，瞳孔位置采集模块1，用于采集用户其中一个眼睛的图像并识别其瞳孔位置；

其中，映射模块2，用于建立瞳孔位置与屏幕上位置的映射关系；

其中，计算模块3，用于根据映射关系计算用户视线落在屏幕上的位置；

其中，通信模块4，用于把计算结果发送至被控主机，以便被控主机控制屏幕在相应的位置显示光标。

进一步的，见图4，瞳孔位置采集模块1包括：图像采集单元1.1、识别单元1.2、第一判断单元1.3、第一执行单元1.4、第二判断单元1.5、第二执行单元1.6、第三判断单元1.7、第三执行单元1.8和第四执行单元1.9；

其中，图像采集单元1.1，用于采集用户眼睛图像；

其中，识别单元1.2，用于识别瞳孔位置；

其中，第一判断单元1.3，用于判断用户眼睛是否完成第一预设动作；

其中，第一执行单元1.4，用于在用户利用眼睛完成第一预设动作时执行进入标定状态；

其中，第二判断单元1.5，用于判断用户眼睛是否完成第二预设动作；

其中，第二执行单元1.6，用于在用户利用眼睛完成第二预设动作时驱使识别单元1.2识别当前瞳孔位置；

其中，第三判断单元1.7，用于判断四次由第二执行单元1.6驱使识别单元1.2识别到的瞳孔位置是否为矩形的四个角的位置；

其中，第三执行单元1.8，用于在第三判断单元1.7判断结果为是时，记录该四次瞳孔的位置并执行退出标定状态；

其中，第四执行单元1.9，用于在三判断单元1.7判断结果为否时，驱使第二执行单元1.2重新识别四次瞳孔位置。

在一些实施方式中，瞳孔位置采集模块1还包括语音模块（图中没画），该语音模块用于在三判断单元1.7判断结果为否时，发出语音提醒信息。

进一步的，见图5，映射模块2包括：坐标建立单元2.1和计算单元2.2；

其中，坐标建立单元2.1，用于以第三执行单元1.8记录的四次瞳孔的位置中的第一个瞳孔位置为原点，以该原点与其中一个非对角的瞳孔位置的连线为横坐标，并以该原点与另一个非对角的瞳孔位置的连线为纵坐标，建立眼睛坐标系；

其中，计算单元2.2，用于根据预设的屏幕尺寸计算眼睛坐标系中单位横坐标长度对应在屏幕上的横坐标长度，和计算眼睛坐标系中单位纵坐标长度对应在屏幕上的纵坐标长度。

在一些优选的实施方式中，见图6，该基于眼睛控制的光标定位装置，还包括眼镜框5，以及设置在眼镜框5的其中一个框体前上方的主体部6；瞳孔位置采集模块1、映射模块2、计算模块3、通信模块4包含在主体部6中。通过眼镜框5把主体部6固定在用户的眼睛前上方，以便对人眼图像进行采集分析，并避免遮挡用户的视线。其中眼镜框5的框体中可设置镜片也可不设置镜片。

由上可知，该基于眼睛控制的光标定位装置，通过采集用户看向屏幕四个角时，其中一个眼睛的图像，并识别其瞳孔位置；建立瞳孔位置与屏幕上位置的映射关系；采集所述眼睛的当前图像，并识别其瞳孔位置；根据所述映射关系计算用户视线落在屏幕上的位置；把计算结果发送至被控主机，以便被控主机控制屏幕在相应的位置显示光标；以实现通过眼睛来控制光标的位置，方便手部无法正常工作的人控制计算机。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，其方案与本发明实质上相同。