眼球侦测装置、瞳孔侦测方法与虹膜辨识方法
【技术领域】
[0001]本发明有关于一种眼球侦测装置，且特别是有关于藉由眼球侦测装置的进行眼球追踪的侦测方法与虹膜辨识方法。
【背景技术】
[0002]目前的眼球侦测装置可用以侦测眼球运动方向，或是能进行虹膜边界辨识。大部分的眼球侦测装置利用瞳孔随视线的改变而移动位置的特性，来侦测眼球注视的方向。
[0003]一般而言，公知眼球侦测装置大部分是利用入射光投射于眼球上所形成的亮点(glint)来侦测眼球注视的方向，而公知眼球侦测装置通常是将亮点作为眼球的定位的参考点。
[0004]详细而言，在撷取眼球的影像之后，公知眼球侦测装置会从眼球的角膜(Cornea)的影像辨识出瞳孔与亮点。在辨识瞳孔的过程中，会扫描整张眼球影像，藉由分析整张眼球影像的灰度值(gray scale value)分布而辨识瞳孔与亮点。之后，眼球侦测装置会进一步地得到瞳孔与亮点之间的相对位置，并据此相对位置来判别眼球所注视的方向。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可较快地辨识出瞳孔的眼球侦测装置。
[0006]本发明的又一目的在于提供一种不需透过判断整张第一眼球影像或者第二眼球影像的灰度值分布以获得瞳孔的位置的侦测瞳孔方法与辨识虹膜方法。
[0007]本发明的再一目的在于提供一种加速虹膜影像的边界搜寻速度的虹膜辨识方法。
[0008]本发明实施例提供一种眼球侦测装置，其透过眼球上的至少一个亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。
[0009]本发明实施例提供一种眼球侦测装置，所述眼球侦测装置包括光学组件、影像传感器以及运算单元。光学组件提供多个入射光至眼球并在眼球形成多个亮点，而至少部分亮点位于该眼球的瞳孔的附近。影像传感器，用于撷取该眼球的影像，而眼球的影像包括这些亮点。运算单元分析眼球的影像的灰度值，并且透过眼球的影像的灰度值获得这些亮点的分布位置，由这些亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。
[0010]本发明实施例提供一种侦测瞳孔的方法，其透过所形成一或多个亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。
[0011]本发明实施例提供一种侦测瞳孔的方法，所述侦测方法包括提供一或多道入射光入射至眼球并在眼球形成一或多个第一亮点，而至少部分第一亮点位于瞳孔的附近。从眼球撷取第一眼球影像，而第一眼球影像包括多个第一亮点以及瞳孔的影像。分析第一眼球影像的灰度值以获得这些第一亮点的分布位置。透过这些第一亮点的分布位置据以判断瞳孔的位置。
[0012]本发明实施例提供一种辨识虹膜的方法，其能判断眼球位移时虹膜影像的形变量。
[0013]本发明实施例提供一种辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法包括当眼球位于一参考位置时，发出多道多个入射光入射至眼球，以在该眼球的瞳孔的附近形成第一参考点、第二参考点以及第三参考点以作为眼球位于参考位置的标记，其中第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置与这些入射光发射处的位置相对应。当眼球从参考位置活动至一测量位置时，这些入射光于眼球形成第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点，而第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点位于眼球的瞳孔的附近。撷取眼球的眼球影像，眼球影像包括这些亮点以及虹膜影像。分析眼球影像的灰度值以获得第一测量亮点、第二测量亮点以及第三亮测量点的位置。计算第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点的位置相对于第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置所产生的位移量，据以获得眼球位于测量位置时的虹膜影像相对于眼球位于参考位置时的虹膜影像的形变量。
[0014]本发明实施例提供一种辨识虹膜的方法，其能判断出虹膜影像的分辨率变化量。
[0015]本发明实施例提供一种辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法包括提供多个入射光入射至眼球。设定第一参考点、第二参考点以及第三参考点以作为眼球位于参考位置的标记，其中第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置与这些入射光发射处的位置相对应。这些入射光于眼球形成第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点，而第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点位于眼球的瞳孔的附近，其中第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点的位置与第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置相对应。撷取眼球的眼球影像，眼球影像包括这些亮点以及虹膜影像。分析眼球影像的灰度值以获得第一测量亮点、第二测量亮点以及第三亮测量点的位置。计算第一测量亮点以及第二测量亮点的间距相对于第一参考点以及第二参考点的间距的变化，以及计算该第二测量亮点以及第三测量亮点的间距相对于第二参考点以及第三参考点的间距的变化，据以获得眼球位于参考位置时的虹膜影像所产生的分辨率变化量。
[0016]综上所述，本发明实施例提供眼球侦测装置以及眼球(如瞳孔与虹膜)的侦测与辨识方法。所述眼球侦测装置包括光学组件、影像传感器以及运算单元。所述眼球追踪的侦测方法藉由运算单元可以判断第一眼球影像中的亮点附近的周边区域的灰度值分布，从而获得瞳孔的位置。因此，运算单元不需透过判断整张第一眼球影像的灰度值分布以获得瞳孔的位置。相较公知技术，本发明实施例的眼球侦测装置可较快地辨识出瞳孔。
[0017]本发明实施例提供眼球侦测装置以及眼球追踪的侦测方法，所述眼球侦测装置包括光学组件、影像传感器、运算单元以及控制单元。藉由控制单元于不同的时间点控制不同的入射光入射的位置，从而能调整不同时间点的眼球影像中的亮点位置，进而经由影像相减步骤后能透过灰度值以及特殊图案而更加确认亮点位置，帮助降低寻找错误亮点位置的机率。运算单元可以仅判断差值影像中的亮点的分布位置附近的周边区域的灰度值分布，从而能得以加速获得瞳孔Pl的位置。相较公知技术而言，运算单元不需透过判断整张第一眼球影像或者第二眼球影像的灰度值分布以获得瞳孔的位置。
[0018]本发明实施例提供辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法藉由运算单元计算出第一测量亮点、第二测量亮点以及第三测量亮点的位置相对于第一参考点、第二参考点以及第三参考点的位置所产生的位移量，可以据以计算出虹膜影像的椭圆长短轴，从而推估出虹膜影像的椭圆边界，进而加速虹膜影像的边界搜寻速度。
[0019]本发明实施例提供辨识虹膜的方法，所述辨识虹膜的方法藉由运算单元计算出第一变化量、第二变化量以及第三变化量后，推估出虹膜影像的边界，进而加速虹膜影像的边界搜寻速度。
[0020]为了能更进一步了解本发明所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明、图式，相信本发明的特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【附图说明】
[0021]图1A是本发明第一实施例的眼球侦测装置的侧视示意图。
[0022]图1B是本发明第一实施例的眼球侦测装置的前视示意图。
[0023]图1C是本发明第一实施例的眼球侦测装置的功能方块图。
[0024]图1D是本发明第一实施例提供的瞳孔侦测方法的流程示意图。
[0025]图2A是本发明第二实施例的眼球侦测装置的前视示意图。
[0026]图2B是本发明第二实施例提供的瞳孔侦测方法的流程示意图。
[0027]图2C是本发明第二实施例的瞳孔侦测方法的流程示意图。
[0028]图3A是本发明第三实施例的眼球侦测装置的功能方块图。
[0029]图3B是本发明第三实施例提供的瞳孔侦测方法的流程示意图。
[0030]图4是本发明实施例提供的虹膜辨识方法的流程示意图。
[0031]图5是本发明实施例提供的虹膜辨识方法的流程示意图。
[0032]附图标记
[0033]100、200、300眼球侦测装置
[0034]110、210光学组件
[0035]112,212光源
[0036]114,214分光组件
[0037]120影像传感器
[0038]130、230运算单元
[0039]150承载框架
[0040]152镜框
[0041]154镜脚
[0042]340控制单元
[0043]LI入射光
[0044]Ml检视区域
[0045]El眼球
[0046]Gl亮点
[0047]Gla第一亮点
[0048]Glb第二亮点
[0049]Pl瞳孔
[0050]Il虹膜
[0051]SlOl ?S104 步骤
[0052]S201 ?S204 步骤
[0053]S301 ?S307 步骤
[0054]S401 ?S405 步骤
[0055]S501 ?S506 步骤
【具体实施方式】
[0056]图1A是本发明第一实施例的眼球侦测装置的侧视示意图，图1B是本发明第一实施例的眼球侦测装置的前视示意图，而图1C是本发明第一实施例的眼球侦测装置的功能方块图。请参阅图1A至图1C，眼球侦测装置100包括光学组件110、影像传感器120以及运算单元130。光学组件110提供至少一个入射光LI以在瞳孔Pl的附近形成至少一个亮点G1。影像传感器120用于撷取眼球影像，而眼球影像包括亮点Gl的影像。运算单元130分析眼球影像的灰度值，并且依此获得亮点Gl的分布位置。此外，运算单元130能由亮点Gl的分布位置据以判断瞳孔Pl位置。
[0057]眼球侦测装置100可以装设于眼镜框架上，也可以装设于行动装置笔记型计算机或者是智能型手机的面板上。于本实施例中，眼球侦测装置100为一眼镜式的眼球侦测装置100，而光学组件110以及影像传感器120皆装设于承载框架150。承载框架150可供使用者配戴，并且使得光学组件110以及影像传感器120皆位于眼球El前方。不过，在其它实施例中，眼球侦测装置100亦可以装设于行动装置上，例如是笔记型计算机或者是智能型手机的前置镜头或是面板上。不过，本发明并不对此加以限定。
[0058]在实务上，承载框架150可以是一镜架，并且包括两个镜框152以及两支分别与镜框152连接的镜脚154。使用者将镜脚154置于耳朵上，而镜框152位于眼球El前。不过，承载框架150的设计仅供举例说明，本发明并不对承载框架150加以限定。
[0059]