校准眼动仪的设备和方法及包括校准设备的眼睛控制装置制造方法及图纸

一种眼动仪(2)的校准方法，提供：限定要对用户显示的第一图像的至少一个第一吸引区域(A1；A2)；通过眼动仪(2)获取与正看向所述第一图像的用户的眼球运动有关的第一系列数据；根据从与所述眼球运动有关的所述第一系列数据确定的第一凝视，通过各个校准函数(fj)计算至少多个第一校准位置；根据各个所述第一校准位置和所述第一吸引区域(A1；A2)给每个校准函数(fj)分配第一分数；以及根据所述分数选择所述校准函数(fj)中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】校准眼动仪的设备和方法及包括校准设备的眼睛控制装置
本专利技术涉及一种校准眼动仪的设备和方法，并且涉及包括这样的校准设备的眼睛控制装置。
技术介绍
用于追踪眼球运动的设备(一般称之为“眼动仪”)通常需要执行校准步骤。在校准过程中，实际上用户的一些具体眼睛参数被扣除以将给定的瞳孔位置关联至特定观察点。在校准步骤中，用户通常被提示至少盯住屏幕的三个预定点数秒钟。通过假定用户在被要求时会真正地盯住所述的点而且瞳孔不会由于照明条件的改变而扩张来执行校准。因此以上描述的校准程序需要用户的注目和配合。而且，在大多数情况下，为了补偿环境的任何改变或者适应用户可能的眼睛疲劳，校准程序被间歇地执行。因此，由于校准程序需要时间和合作，所以校准程序对用户而言是令人讨厌的且有压力的。而且，对于向不同用户开放的应用，诸如游戏或者内容选择的交互界面、驾驶时的注意力控制应用等，这种校准程序是不能接受的。感觉需要通过使校准几乎不易察觉来最小化用户所需做的努力。例如文献US2011/0310006描述一种方案，其中通过在用户执行具体动作时的眼睛监控“掩饰”校准。假定在这些动作发生时眼睛指向设定的点(例如在按下按钮时假定眼球转向该按钮)。但是，这种方法仍然需要用户的合作，并且不总是有效的，尤其是因为用户执行动作时不真正地盯住目标点的情况经常发生。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种消除这里强调的现有技术缺陷的方法，特别是，本专利技术的目的是提供一种校准方法，该方法不易被用户察觉并且同时保证精确和可靠的校准。根据这些目的，本专利技术涉及权利要求1中主张的一种校准方法。以这种方式，无需用户的任何配合来执行校准。实际上不用用户注意而执行校准。此外，通过选择在多个校准函数中评价为最好的校准函数来最优化校准。进一步的目的是提供一种校准设备，其能够执行精确和可靠的校准，同时使用户不易察觉。根据这些目的，本专利技术涉及在权利要求9中所主张的一种校准设备。附图说明本专利技术进一步的特性和优点将通过下面参考附图描述非限制性实施例而变得清楚，其中：-图1是示意性地表示根据本专利技术的眼睛控制装置的框图；-图2是示意性地表示根据本专利技术的校准设备的框图；-图3是涉及根据本专利技术校准方法的一些步骤的流程图。具体实施方式在图1中根据本专利技术的眼睛控制装置由附图标记1表示。在这里描述和示出的非限制性示例中，眼睛控制装置1用于选择由处理器运行并且在监视器上显示的软件的内容。可以理解的是，眼睛控制装置意指接收与一个或多个用户的眼球运动相关的输入数据的任何装置。例如，眼睛控制装置可以配置成监控用户驾驶时的注目，或者操作和调整设备的移动，根据用户的视觉探索路径来移动用户的注目，或者监控诸如婴儿的不合作目标的眼睛。眼睛控制装置1包括眼动仪2、校准设备3、处理器4和监视器5。用于追踪眼球运动的设备2(这里和下文中以术语“眼动仪”表示)配置成记录被监控用户的眼睛的位置和方向。优选地，眼动仪2包括至少一个摄像头(未在附图中示出)和图像处理系统(在附图中不可见)，摄像头聚焦在用户的虹膜光圈的平面上，图像处理系统用于处理由此获取的图像。图像处理系统提供与当前眼睛位置相对应的一系列坐标。特别是，图像处理系统为每个眼睛位置提供一对坐标，优选笛卡尔坐标。优选地，眼动仪2配置成提供右眼的一系列实际坐标(x1；y1)D，(x2；y2)D……(xn；yn)D(下文中简称为(xi；yi)D)，和左眼的一系列实际坐标(x1；y1)S，(x2；y2)S……(xn；yn)S(下文中简称为(xi；yi)S)。右眼的系列坐标(xi；yi)D限定了用户的右眼做出的扫视途径，左眼的系列坐标(xi；yi)s限定了用户的左眼做出的扫视途径，校准设备3配置成确定至少一个最佳校准函数以提供给处理器4，如下面我们将更详细地看到的，处理器4根据记录的最佳校准函数修正与当前眼睛位置相对应的系列坐标，并且控制内容选择软件。在这里描述和示出的非限制性示例中，校准设备3配置成确定至少一个右眼的最佳校准函数fD和左眼的最佳校准函数fS以提供给处理器4。参考图2，校准设备3包括选择模块10、计算模块11和评价模块12。选择模块10配置成确定与用户的眼睛凝视有关的坐标，并且限定在监视器5上显示并且引起用户注目的当前图像的至少一个第一吸引区域A1。一般地，实际上在观察一些目标时用户的眼睛会停留一段时间。因此，凝视是指被观察了给定的时间段的点。但是，即使在停下来观察目标时，用户的凝视也从不静止在一个精确的点上，而是在被观察的目标附近移动。于是，每次凝视的坐标被如下地形成：起始于在给定的区域并且在给定的时间间隙期间内具有高观察密度的观察评分的坐标。优选地，校准设备3配置成通过在给定的一段时间期间，对特定的观察区域中所选择的观察评分的坐标进行简单平均，来确定每次凝视的坐标。多个可替代的方案通过计算重心，或者加权平均数的计算，或者其他类型的计算来确定每次凝视的坐标。在这里描述和示出的非限制性示例中，选择模块10配置成用于确定与右眼凝视相关的一系列坐标(xi；yi)DF和与左眼凝视相关的一系列坐标(xi；yi)SF。选择模块10还配置成记录和确定针对监视到的用户眼睛移动的附加指标。例如，这里描述和示出的选择模块10适于确定每次凝视的持续时间、凝视的空间密度、感兴趣区域的凝视次数、在具体区域中凝视持续时间的总和(“凝视”)、在第一次凝视之前的时间流逝和与扫视移动相关的参数。如已经提到的，选择模块10配置成限定至少一个在监视器5上显示并且引起用户注目的当前图像的至少一个第一吸引区域A1。在这里描述和示出的非限制性示例中，预先执行对于由监视器显示的每个当前图像的吸引区域的识别，并且存储在选择模块10中。优选地，基于实验测试来进行预先的识别。详细地，选择模块10配置成识别在监视器5上显示的当前图像的第一吸引区域A1和第二吸引区域A2。可替代的方案提供了起始于当前显示的图像的实时地执行吸引区域的识别，其通过统计计算来识别最可能吸引用户的注目的区域。在图3中示出块15，块15概括了由选择模块10实施的活动。参考图2，将由选择模块10识别的与右眼凝视相关的系列坐标(xi；yi)DF和与左眼凝视相关的系列坐标(xi；yi)SF发送到计算模块11。计算模块11配置成通过各个校准函数f1、f2…fn(下文中简称为fj)计算右眼凝视(xi；yi)DF(图3的块16)和/或左眼凝视(xi；yi)SF(图3的块17)的多个校准位置。因此，对于右眼的每次凝视(xi；yi)DF做出下面的计算：PjD＝(x；y)jD＝fj((xi；yi)DF)对于左眼的每次凝视(xi；yi)SF做出下面的计算：PjS＝(x；y)jS＝fj((xi；yi)SF)在这里描述和示出的非限制性示例中，右眼凝视PjD和左眼凝视Pjs的多个校准位置的坐标以这种方式分别计算：PjD＝(x；y)jD＝(fj(xi)；fj(yi))DFPjS＝(x；y)jS＝(fj(xi)；fj(yi))SF在这里描述和示出的非限制性示例中，校准函数fj接近1000。使用的校准函数fj的数量基本上取决于所期望的精度、眼睛控制装置1的应用类型(例如，在用于交互游戏的眼睛控制装置1中所需的校准精度低于用于语音通信的眼睛控制装置所需的精度)和校准设本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于眼动仪(2)的校准方法，包括以下步骤：‑限定要对用户显示的第一图像的至少一个第一吸引区域(A1；A2)；‑通过眼动仪(2)获取与正看向所述第一图像的用户的眼球运动有关的第一系列数据；‑根据从与所述眼球运动有关的所述第一系列数据确定的第一凝视，通过各个校准函数(f

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 IT MI2014A0010741.用于眼动仪(2)的校准方法，包括以下步骤：-限定要对用户显示的第一图像的至少一个第一吸引区域(A1；A2)；-通过眼动仪(2)获取与正看向所述第一图像的用户的眼球运动有关的第一系列数据；-根据从与所述眼球运动有关的所述第一系列数据确定的第一凝视，通过各个校准函数(fj)计算至少多个第一校准位置；-根据各个所述第一校准位置和所述第一吸引区域(A1；A2)给每个校准函数(fj)分配第一分数；-根据所述分数选择所述校准函数(fj)中的一个。2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：-根据从与所述眼球运动有关的所述第一系列数据确定的第二凝视通过所述各个校准函数(fj)中的一个分别计算至少多个第二校准位置；-根据各个所述第二校准位置和所述第一吸引区域(A1；A2)给每个校准函数(fj)分配第二分数；-合并每个校准函数(fj)的所述第二分数和所述第一分数得到最终分数；-根据所述最终分数选择所述校准函数(fj)中的一个。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：-限定所述第一图像的至少一个第二吸引区域(A2；A1)；-根据从与所述眼球运动有关的所述第一系列数据确定的第三凝视，通过所述各个校准函数(fj)中的一个分别计算至少多个第三校准位置；-根据各个所述第三校准位置和所述第二吸引区域(A2；A1)给每个校准函数(fj)分配第三分数；-合并每个校准函数(fj)的所述第三分数和所述第一分数得到最终分数；-根据所述最终分数选择所述校准函数(fj)中的一个。4.根据前述权利要求中任一所述的方法，包括以下步骤：-限定要对用户显示的第二图像的第三吸引区域，所述第二图像与所述第一图像不同；-通过眼动仪(2)获取与正看向所述第二图像的用户的眼球运动有关的第二数据；-根据从与所述眼球运动有关的所述第二系列数据确定的第四凝视，通过各个校准函数(fj)分别计算至少多个第四校准位置；-根据各个所述第四校准位置和所述第三吸引区域给每个校准函数(fj)分配第四分数；-合并每个校准函数(fj)的所述第四分数和至少一个所述第一分数得到最终分数；-根据所述最终分数选择所述校准函数(fj)中的一个。5.根据前述权利要求中任一所述的方法，包括存储分配给每个校准函数(fj)的分数步骤。6.根据前述权利要求中任一所述的方法，其中限定图像的至少一个吸引区域的步骤包括根据所述图像使用统计计算工具计算所述吸引区域的位置和外延。7.根据前述权利要求中任一所述的方法，其中根据各个校准位置给每个校准函数分配分数的步骤包括根据所述校准位置与各个吸引区域之间的距离分配分数。8.根据权利要求2至7中任一所述的方法，其中将分数与至少一个其他分数合并的步骤包括计算所述分数的加权和，根据各个吸引区域的吸引能力确定每个分数的权重。9.用于眼动仪(2)的校准设备(3)，包括：-选择模块(10)，配置成限定要对用户显示的第一图像的至少一个第一吸引区域(A1；A2)；-计算模块(11)，配置成根据通过眼动仪(2)记录的与正看向所述第一图像的用户的眼球运动有关的第一系列数据确定的第一凝视，通过各个校准函数(fj)计算多个第一校准位置；-评价模块(13)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·因韦尔尼奇，
申请(专利权)人：SR实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT