瞳孔检测装置制造方法及图纸

一种瞳孔检测装置，包括主动光源、图像传感器及处理单元。该主动光源朝眼球发光。该图像传感器以一分辨率获取该眼球的至少一个图像帧以作为待识别图像。该处理单元计算该待识别图像中的最低灰阶值，并将该最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围内的多个像素识别为瞳孔区域。

【技术实现步骤摘要】
瞳孔检测装置
本专利技术是关于一种互动系统，特别是关于一种瞳孔检测装置。
技术介绍
交互式控制机制能够提供使用者更人性化的操控方式，因而已被广泛的应用于各式多媒体系统，尤其可应用于包括显示屏的图像显示系统。使用能够获取图像的遥控器作为交互式人机接口为一种常用的手段，而且该遥控器可被制作成各式道具，例如球棒、球拍、球杆等。另一种交互式人机接口则是不需使用任何手持装置来进行的，例如瞳孔追踪装置即可根据使用者的视线变化来进行交互式操作。参照图1A及IB所示，图1A显示一种已知瞳孔追踪系统，其用以进行人眼9的瞳孔追踪；图1B显示已知瞳孔追踪系统所获取的人眼图像的示意图。该瞳孔追踪系统包括图像显示装置81、光源82、图像传感器83及处理单元84。该光源82用以朝向该人眼9打光，以于该人眼9中产生光源图像I82 (如图1B)。该图像传感器83用以获取包括瞳孔91及该光源图像I82的人眼图像，该处理单元84计算该人眼图像中该瞳孔91及该光源图像I82的相对距离D的变化以追踪该瞳孔91，并据以相对控制该图像显示装置81上游标811的动作。然而，如果环境中同时存在有其它光源(未示出)并在该人眼图像中形成环境光源图像I。，进行瞳孔追踪时则可能出现错误的情形。鉴于此，本专利技术提出一种瞳孔检测装置，其可通过计算差分图像来消除环境光源的影响，藉以提高瞳孔追踪的正确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种瞳孔检测装置，其具有较高的定位精确度。本专利技术提供一种瞳孔检测装置，包括主动光源、图像传感器以及处理单元。该主动光源朝眼球发光。该图像传感器以一分辨率获取该眼球的至少一个图像帧以作为待识别图像。该处理单元计算该待识别图像中的最低灰阶值，并将该最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围内的多个像素识别为瞳孔区域。本专利技术还提供一种瞳孔检测装置，包括至少一个主动光源、两个图像传感器以及处理单元。该至少一个主动光源发光以照明左眼或右眼。该两个图像传感器以一分辨率获取该至少一个主动光源照明的该左眼或该右眼的至少一个图像帧以作为第一待识别图像及第二待识别图像。该处理单元分别计算该第一待识别图像及该第二待识别图像中的最低灰阶值，并将该最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围的多个像素识别为瞳孔区域。本专利技术还提供一种瞳孔检测装置，包括两个主动光源、两个图像传感器以及处理单元。该两个主动光源发光以分别照明左眼及右眼。该两个图像传感器以一分辨率分别获取该左眼及该右眼的至少一个图像帧以作为第一待识别图像及第二待识别图像。该处理单元分别计算该第一待识别图像及该第二待识别图像中的最低灰阶值，并将该最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围内的多个像素识别为瞳孔区域。一实施例中，该瞳孔检测装置还包括显示单元用以显示图像。一实施例中，该瞳孔检测装置还具有眨眼检测功能。一实施例中，该瞳孔检测装置还具有瞌睡检测及分心检测功能。一实施例中，该瞳孔检测装置还具有眨眼频率检测及干眼检测功能。—实施例中，该瞳孔检测装置还具有姿势识别(gesture recognition)功能。本专利技术的瞳孔检测装置中，通过将最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围内的多个像素识别为瞳孔区域，可消除环境光源的影响并提高定位精确度。本专利技术的瞳孔检测装置中，所述主动光源轮流以第一亮度及第二亮度发光；该图像传感器获取相对该第一亮度的第一图像帧及相对该第二亮度的第二图像帧；该处理单元计算该第一图像帧及该第二图像帧的差分图像以作为该待识别图像。藉此，可通过计算该差分图像以消除环境光源的影响并提高定位精确度。【附图说明】图1A显不已知睛孔追踪系统的不意图；图1B显不已知睛孔追踪系统所犾取的人眼图像的不意图；图2显示根据本专利技术实施例的瞳孔检测装置的运作示意图；图3A-3C显示根据本专利技术实施例的瞳孔检测装置中，图像获取及光源点亮的示意图；图4显示根据本专利技术实施例的瞳孔检测装置所获取的待识别图像进行瞳孔检测的不意图；图5A显示根据本专利技术另一实施例的瞳孔检测装置的运作示意图；以及图5B显示根据本专利技术另一实施例的瞳孔检测装置的运作示意图。附图标记说明I瞳孔追踪装置11、11-主动光源12,12/、83图像传感器13、84处理单元14记忆单元2头戴式配件81图像显示装置811游标82光源9人眼90眼球91瞳孔92虹膜93眼白区域9L左眼9R右眼F、F'待识别图像 182光源图像I。环境光源图像P1最低灰阶值P2瞳孔位置PA瞳孔区域fl第一图像帧f2第二图像帧f图像帧L (x，y)、R (x，y)瞳孔坐标。【具体实施方式】为了让本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。在本专利技术的说明中，相同的构件是以相同的符号表示，于此合先叙明。参照图2所示，其显示本专利技术实施例的瞳孔检测装置I的运作示意图，其用以检测眼球90的瞳孔位置并输出相对该瞳孔位置的瞳孔坐标。该瞳孔检测装置I包括主动光源11、图像传感器12及处理单元13。一般而言，当该眼球90向下看时，上眼皮会遮蔽部分眼球90，因此如果该瞳孔检测装置I设置于头戴式配件2，该图像传感器12的设置位置较佳低于该眼球90。例如图2中，当该瞳孔检测装置I设置于眼镜或护目镜时，该瞳孔检测装置I较佳设置于下框架附近，可避免眼球90向下看(瞳孔朝下时)导致无法检测到瞳孔的情形。 该主动光源11例如可为红外光光源，例如红外光发光二极管，以避免点亮时影响视线。该主动光源11朝向该眼球90发光。必须说明的是，该主动光源11可由单一个光源或多个光源排列而成。该图像传感器12例如可为CCD图像传感器、CMOS图像传感器等用以感测光能量的光传感器，其以一分辨率获取该眼球90的至少一个图像帧以作为待识别图像(image tobe identified)。例如参照图3A-3C及4所示，图3A-3C显示本实施例中该图像传感器12的图像获取及该主动光源11的光源点亮的示意图；图4显示根据该图像传感器12所获取的待识别图像进行瞳孔检测的示意图。该图像传感器12以一图框率获取该眼球90的图像帧以作为待识别图像F。一实施例中，该主动光源11以固定的亮度相对该图像传感器12的图像获取发光(图3B)，该图像传感器12则可依序输出图像帧f以作为该待识别图像F (即F=f);该待识别图像F包括瞳孔91、虹膜92及眼白区域93。另一实施例中，该主动光源11轮流以第一亮度及第二亮度发光，该图像传感器12获取相对该第一亮度的第一图像帧fl及相对该第二亮度的一第二图像帧f2 (图3C)，该处理单元13计算该第一图像帧fl及该第二图像帧f2的一差分图像(fl_f2)以作为该待识别图像F (即F=fl-f2)。必须说明的是，该第一亮度不同于该第二亮度，且均不为零亮度。藉此，该处理单元13可通过计算该差分图像(fl-f2)以消除环境光源的影响。该处理单元13例如可为一数字处理器(DSP)，用以计算该待识别图像F中最低灰阶值P1，并将该最低灰阶值P1周围的灰阶值在一灰阶值范围Rg内的多个像素识别为瞳孔区域PA(如图4所示)。当该主动光源11点亮时，该瞳孔91的亮度最低，该眼白区域93的亮度最高而该虹膜92的亮度通常在该瞳孔91及该眼白区域93间，故该最低灰阶值P1会出现于该瞳孔91中。因此，该最低灰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瞳孔检测装置，该瞳孔检测装置包括：主动光源，朝眼球发光；图像传感器，以一分辨率获取所述眼球的至少一个图像帧以作为待识别图像；以及处理单元，计算所述待识别图像中的最低灰阶值，并将该最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围内的多个像素识别为瞳孔区域。

【技术特征摘要】
1.一种瞳孔检测装置，该瞳孔检测装置包括: 主动光源，朝眼球发光； 图像传感器，以一分辨率获取所述眼球的至少一个图像帧以作为待识别图像；以及 处理单元，计算所述待识别图像中的最低灰阶值，并将该最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围内的多个像素识别为瞳孔区域。2.根据权利要求1所述的瞳孔检测装置，其中所述主动光源轮流以第一亮度及第二亮度发光；所述图像传感器获取相对于所述第一亮度的第一图像帧及相对于所述第二亮度的第二图像帧；所述处理单元还计算所述第一图像帧及所述第二图像帧的差分图像以作为所述待识别图像。3.根据权利要求1或2所述的瞳孔检测装置，其中所述处理单元还计算所述瞳孔区域的重心或中心以作为瞳孔位置，并输出与该瞳孔位置相关的瞳孔坐标。4.根据权利要求1或2所述的瞳孔检测装置，其中所述处理单元还根据所述待识别图像进行虹膜识别。5.根据权利要求4所述的瞳孔检测装置，其中当所述处理单元进行所述虹膜识别时，所述图像传感器以第一分辨率获取图像；当所述处理单元进行所述瞳孔区域识别时，所述图像传感器以第二分辨率获取图像；所述第一分辨率高于所述第二分辨率。6.根据权利要求1或2所述的瞳孔检测装置，其中所述瞳孔检测装置设置在头戴式配件上，且所述图像传感器的设置位置低于所述眼球。7.一种瞳孔检测装置，该瞳孔检测装置包括: 至少一个主动光源，发光以照明左眼或右眼； 两个图像传感器，以一分辨率获取所述至少一个主动光源照明的所述左眼或所述右眼的至少一个图像帧以作为第一待识别图像及第二待识别图像； 以及 处理单元，分别计算所述第一待识别图像及所述第二待识别图像中的最低灰阶值，并将该最低灰阶值周围的灰阶值在一灰阶值范围内的多个像素识别为瞳孔区域。8.根据权利要求7所述的瞳孔检测装置，其中所述至少一个主动光源轮流以第一亮度及第二亮度发光；所述两个图像传感器获取相对所述第一亮度的第一图像帧及相对所述第二亮度的第二图像帧；所述处理单元还计算所述第一图像帧及所述第二图像帧的差分图像以作为所述第一待识别图像及所述第二待识别图像。9.根据权利要求7或8所述的瞳孔检测装置，其中所述处理单元还计算所述瞳孔区域的重心或中心以作为瞳孔位置。10.根据权利要求9所述的瞳孔检测装置，其中所述处理单元还根据所述第一待识别图像及所述第二待识别图像中的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昱豪，李宜方，高铭璨，谢孟寰，许恩峯，陈念泽，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：