一种非接触眼动追踪装置、控制输入系统及方法与流程

本发明涉及视觉追踪，尤指一种眼动追踪方法及装置，特别是由保持静电的传感界面阵列组成的非接触眼动追踪装置。

背景技术：

1、眼动追踪技术可以通过解码眼球转动、凝视、眨眼等眼动动作提供人类视觉行为、思考过程等重要信息，已经在医学、商业、工程等重要领域得到应用。例如，利用眼动追踪技术辅助解决的认知功能康复、渐冻症患者人机交互、消费者商业喜好评估和虚拟现实控制技术等问题。因此眼动技术的不断发展对于医疗检测与治疗、人机工程改进、商业分析领域尤为重要。

2、目前的眼动追踪技术主要包括基于磁场、核磁共振、光学捕捉和眼电图信号等。但是，基于磁场技术需要在眼睛内配戴侵入性线圈；核磁共振眼动追踪技术需要笨重的核磁设备；基于光学追踪的方法(如cn113963416a公开了基于激光视觉反馈的眼动交互方法及系统)尽管能实现高精度的眼动追踪，但需要复杂的计算分析过程；而眼电图的追踪方法需要的接触式电极(如cn109077730a公开了一种肌肉微动探测元件)易带来皮肤感染的问题。因而，仍然有待继续探索新的眼动追踪技术。

3、同时，对于非接触式的眼动追踪技术，现有技术cn103677221a还公开了一种眼控沟通系统，能够通过眼控模块来检测用户眼睛动作(眼球左右移动、眨眼或注视)，同时对应于相应的操控指令。但该现有技术仅提出了一种设想，而并未具体展开如何利用眼控模块进行指令操控，难以具体实施。另外，如何对眼动这种微小动作进行精确捕捉，也是本发明试图解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明基于保持静电的传感界面阵列，设计了一种非接触式眼动追踪装置。该装置以置于眼睛前方的透明传感界面阵列，通过空间电场的形式与眼动时眼周皮肤的起伏运动产生互感，互感产生的多路信号耦合解码，实现眨眼、眼球转动的精确识别。

2、本发明实施例提供一种非接触眼动追踪装置，包括：

3、传感界面阵列和佩戴设备，

4、所述传感界面阵列设置在所述佩戴设备上；

5、所述传感界面阵列包括感应电极、透明支撑层和介电材料层，所述感应电极贴附于所述透明支撑层上，所述介电材料层位于所述感应电极的表面；

6、所述介电材料层的表面能够保持静电荷并在眼动动作时产生电信号。

7、优选地，所述介电材料通过高压极化的方式在其表面注入电荷，厚度范围为3μm-100μm，所述高压极化是采用高压极化仪或防静电枪来实现的；

8、所述介电材料层选自以下材料的一种或更多种：聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纤维、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、天然橡胶、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯-co-丙烯腈、聚乙烯丙二酚碳酸盐、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、二氧化钛、钛酸钡、钛酸钙。

9、优选地，所述感应电极为多个，均匀分布于眼球四周的盲区位置；

10、所述感应电极选自以下材料的一种或更多种：金属导电薄膜、氧化铟锡、pedot:pss涂层、金属纳米涂层、导电聚合物涂层。

11、优选地，所述透明支撑层的厚度范围为10μm-2000μm，所述透明支撑层为透明弹性体或者透明薄膜；

12、所述透明弹性体选自以下材料的一种或更多种：聚二甲基硅氧烷、ecofledx、聚氨酯、sebs；

13、所述透明薄膜选自以下材料的一种或更多种：透明聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。

14、优选地，所述眼动动作包括：眨眼动作次数、眼球在不同方向及不同角度的转动动作；

15、所述电信号包括：电压信号、电荷量或电流量，所述电压信号的变化包括幅值变化、波形变化。

16、优选地，所述佩戴设备为眼镜，所述眼镜为护目镜、遮阳镜或近视镜。

17、本发明还公开了一种非接触眼动控制输入系统，包括：

18、非接触式眼动追踪装置，用于对眼动动作进行追踪并产生电信号；

19、电信号处理设备，用于将所述电信号与所述眼动动作进行第一对应，并将所述眼动动作与输入指令进行第二对应；

20、信号接收及执行装置，用于对所述输入指令进行接收并按照所述输入指令执行相应的操作。

21、优选地，所述非接触式眼动追踪装置包括四个感应电极，能够产生四路电信号，通过所述四路电信号的耦合作用与所述眼部动作进行第一对应。

22、优选地，所述输入指令为鼠标指令，所述第二对应包括：

23、眨眼动作2次对应鼠标左键敲击一次，眨眼动作3次对应鼠标右键敲击一次，眨眼动作4次对应鼠标左键双击；

24、眼球向上、下、左、右四个方向的转动动作分别对应鼠标向上、下、左、右四个方向移动。

25、本发明还公开了一种非接触眼动控制输入方法，包括：

26、利用接触式眼动追踪装置，根据佩戴者的眼动动作产生电信号；

27、将所述电信号与所述眼动动作进行第一对应，将所述眼动动作与输入指令进行第二对应；

28、实现眼动动作控制指令输入。

29、通过上述技术方案，本发明基于静电感应机理，通过非接触的传感界面阵列产生的空间电场与眼动时的眼周皮肤产生互感，无需接触皮肤即可根据不同眼动动作产生不同类型的电信号，实现了非接触式的眼动追踪技术；

30、同时，本发明能够通过多个感应电极对不同眼动动作下眼周皮肤的状态进行互感而产生多路电信号，能够更精确地解码眼动动作，实现对微小眼动动作的精确捕捉，以及对眼动的精确监测与追踪；

31、最后，本发明细化明确了电信号与眼动动作、眼动信号与输入指令的对应关系，可以将不同类型的眼动动作精准转换为输入指令，并且以此形成眼动控制的鼠标输入系统，从而实现注入渐冻症患者的眼动控制人机交互，也可以应用于商业喜好分析、眼动控制输入系统等领域。

32、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种非接触眼动追踪装置，其特征在于，包括：传感界面阵列和佩戴设备，

2.根据权利要求1所述的非接触眼动追踪装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的非接触眼动追踪装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的非接触眼动追踪装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的非接触眼动追踪装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的非接触眼动追踪装置，其特征在于，

7.一种非接触眼动控制输入系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的非接触眼动控制输入系统，其特征在于，

9.根据权利要求7所述的非接触眼动控制输入系统，其特征在于，

10.一种非接触眼动控制输入方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种非接触眼动追踪装置、控制输入系统及方法，属于视觉追踪技术领域领域。包括：传感界面阵列、佩戴设备，传感界面阵列贴在佩戴设备上；传感界面阵列包括感应电极和透明支撑层，感应电极贴附于透明支撑层上；感应电极覆盖有介电材料，介电材料表面能够保持静电荷并在眼动动作时产生电信号。该装置以置于眼睛前方的透明传感界面阵列，通过空间电场的形式与眼动时眼周皮肤的起伏运动产生互感，并且将互感产生的多路信号耦合解码，实现眨眼、眼球转动的精确识别，形成眼动控制的鼠标输入系统。

技术研发人员：陈翔宇,石玉祥
受保护的技术使用者：北京纳米能源与系统研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12