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VR视线追踪的补光装置及方法、VR头戴设备.pdf

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VR 视线 追踪 装置 方法 设备
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摘要
申请专利号:

CN201910083781

申请日:

20190129

公开号:

CN109597207A

公开日:

20190409

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: G02B27/01;G06K9/00 主分类号: G02B27/01;G06K9/00
申请人: 京东方科技集团股份有限公司
发明人: 张浩;陈丽莉;孙建康
地址: 100015 北京市朝阳区酒仙桥路10号
优先权:
专利代理机构: 11257 代理人: 付生辉
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910083781

授权公告号:

法律状态公告日:

20190409

法律状态类型:

公开

摘要

本发明公开一种VR视线追踪的补光装置及方法、VR头戴设备。该装置的一具体实施方式包括控制器和设置为对应人眼图像采集模块的采集区域的不同位置的多个补光模块;控制器,用于将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域,根据人眼图像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位,判断瞳孔中心所在的子区域,控制除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块开启以进行补光。该实施方式可提升对瞳孔中心的定位精度。

权利要求书

1.一种VR视线追踪的补光装置,其特征在于,包括控制器和设置为对应人眼图像采集模块的采集区域的不同位置的多个补光模块; 所述控制器,用于将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域,根据人眼图像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位,判断瞳孔中心所在的子区域,控制除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块开启以进行补光。 2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述控制器,用于根据?#36816;?#36848;采集区域的中心为交点的两条相互垂直的直线将所述采集区域等分为四个子区域。 3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述控制器,用于控制瞳孔中心所在的子区域的对角子区域对应的补光模块开启以进行补光。 4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述多个补光模块呈?#36816;?#36848;采集区域的中心为中心点的等间距环状排列。 5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述补光模块为LED补光模块。 6.一种VR头戴设备,包括人眼图像采集模块,其特征在于,还包括如权利要求1-5中?#25105;?#39033;所述的VR视线追踪的补光装置。 7.根据权利要求6所述的VR头戴设备,其特征在于,所述人眼图像采集模块为红外人眼图像采集模块,所述补光模块为红外LED补光模块。 8.一种VR视线追踪的补光方法,其特征在于,包括: 将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域,并设置分别对应所述多个子区域的多个补光模块; 根据人眼图像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位,判断瞳孔中心所在的子区域; 利用除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块进行补光。 9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域进一步包括:根据以人眼图像采集模块的采集区域的中心为交点的两条相互垂直的直线将所述采集区域等分为四个子区域。 10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述利用除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块进行补光进一步包括:利用瞳孔中心所在的子区域的对角子区域对应的补光模块进行补光。

说明书


VR视线追踪的补光装置及方法、VR头戴设备
技术领域


本发明涉及视线追踪技术领域。更具体地,涉及一种VR视线追踪的补光装置及方
法、VR头戴设备。


背景技术


目前,VR(虚拟现实,Virtual Reality)头戴设备大量采用了视线追踪技术。目前
采用的视线追踪方式有多种,例如基于2D模型的视线估计?#21644;?#36807;多项式模型建立瞳孔运动
和注视点间的模型关系?#36745;?#20363;如基于3D眼球结构的视线估计,通过建立瞳孔的运动建立人
眼在空间中的3D模型,从而进行视线的计算。无论采用哪种方式,视线追踪?#23478;?#36182;于根据采
集的人眼图像对瞳孔中心进行定位得到的瞳孔中心位置,所以采集的人眼图像中瞳孔区域
的质量(包含完整性、清晰度等)决定了视线追踪的最终效果。


采集人眼图像时,通常采用红外摄像?#26041;?#34892;采集,红外摄像头的采集区域中心预
设为投影在人眼平视正前方时的瞳孔中心位置。为了避免由于眼球转动而产生的瞳孔区域
的光线遮挡,通常会采用红外补光模块对红外摄像头的采集区域进行补光,可解决因光线
遮挡带来的瞳孔定位精度低的问题。但现有的补光方式为对应整个红外摄像头的采集区域
的红外补光模块常亮,这就会导致可能出?#32440;?#33180;反射的红外补光模块发出的光会落到瞳孔
区域形成高亮光斑的情况,特别是在瞳孔区域边缘形成高亮光斑的情况,会影响采集的人
眼图像中瞳孔区域的完整性,在对人眼图像进行处理后进行瞳孔定位时,会极大的影响瞳
孔定位的精确性。


因此,需要提供一?#20013;?#30340;VR视线追踪的补光装置及方法、VR头戴设备。


发明内容


本发明的目的在于提供一种VR视线追踪的补光装置及方法、VR头戴设备,以解决
现有技术存在的问题中的至少之一。


为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:


本发明第一方面提供了一种VR视线追踪的补光装置,包括控制器和设置为对应人
眼图像采集模块的采集区域的不同位置的多个补光模块;


所述控制器,用于将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域,根据人眼
图像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位,判断瞳孔中心所在的子区域,控制
除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块开启以进行补光。


本发明第一方面提供的VR视线追踪的补光装置,通过控制器对人眼图像采集模块
的采集区域的划分、对瞳孔中心的初步定位、根据初步定位的瞳孔中心坐标判断瞳孔中心
所在的子区域及控制其他子区域对应的补光模块开启以进行补光,消除?#31169;?#34892;补光时在瞳
孔中心附近所造成的反射光斑,保证?#31169;?#34892;补光时采集人眼图像以进行瞳孔中心的精确定
位时人眼图像中瞳孔区域的完整性,提升了对瞳孔中心的定位精度,进而保证了视线追踪
的效果。


可选地,所述控制器,用于根据?#36816;?#36848;采集区域的中心为交点的两条相互垂直的
直线将所述采集区域等分为四个子区域。采用此可选方式,便于划分及根据初步定位的瞳
孔中心坐标判断瞳孔中心所在的子区域,可保证进行补光时采集人眼图像以进行瞳孔中心
的精确定位时人眼图像中瞳孔区域的完整性。


可选地,所述控制器,用于控制瞳孔中心所在的子区域的对角子区域对应的补光
模块开启以进行补光。采用此可选方式,避免了瞳孔中心所在的子区域的相邻子区域对应
的补光模块开启以进行补光在瞳孔中心附近造成反射光斑的可能性,进一步确保?#31169;?#34892;补
光时采集人眼图像以进行瞳孔中心的精确定位时人眼图像中瞳孔区域的完整性。


可选地,所述多个补光模块呈?#36816;?#36848;采集区域的中心为中心点的等间距环状排
列。采用此可选方式,便于设置补光模块及控制除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区
域对应的补光模块开启以进行补光,可保证进行补光时采集人眼图像以进行瞳孔中心的精
确定位时人眼图像中瞳孔区域的完整性。


可选地,所述补光模块为LED补光模块。


本发明第二方面提供了一种VR头戴设备,包括人眼图像采集模块,还包括本发明
第一方面提供的VR视线追踪的补光装置。


可选地,所述人眼图像采集模块为红外人眼图像采集模块,所述补光模块为红外
LED补光模块。采用此可选方式,可保证在VR头戴设备的相对封闭的环境中实?#32440;?#22909;的补光
效果。


本发明第三方面提供了一种VR视线追踪的补光方法,包括:


将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域,并设置分别对应所述多个子
区域的多个补光模块;


根据人眼图像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位,判断瞳孔中心所
在的子区域;


利用除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块进行补光。


可选地,所述将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域进一步包括:根
据以人眼图像采集模块的采集区域的中心为交点的两条相互垂直的直线将所述采集区域
等分为四个子区域。


可选地,所述利用除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块进
行补光进一步包括:利用瞳孔中心所在的子区域的对角子区域对应的补光模块进行补光。


本发明的有益效果如下:


本发明所述技术方案?#19978;?#38500;进行补光时在瞳孔中心附近所造成的反射光斑,保证
进行补光时采集人眼图像以进行瞳孔中心的精确定位时人眼图像中瞳孔区域的完整性,提
升对瞳孔中心的定位精度,进而保证视线追踪的效果。


附图说明


下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明;


图1示出本发明实施例提供的VR头戴设备中的VR视线追踪的补光装置的示意图。


图2示出采集区域的划分及多个补光模块在人眼图像采集模块的采集区域上的投
影位置的示意图。


图3示出本发明实施例提供的VR视线追踪的补光方法的流程图。


具体实施方式


为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说
明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解,下面所具体
描述的内容是说明性的而非限制性的,不应?#28304;?#38480;制本发明的保护范围。


本发明的一个实施例提供了一种VR头戴设备,包括人眼图像采集模块和如图1所
示的VR视线追踪的补光装置,其中,VR视线追踪的补光装置,包括控制器100和设置为对应
人眼图像采集模块的采集区域的不同位置的多个补光模块200;


控制器100,用于将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域,根据人眼图
像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位,判断瞳孔中心所在的子区域,控制除
瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块200开启以进行补光。


本实施例提供的VR头戴设备,通过VR视线追踪的补光装置中的控制器100对人眼
图像采集模块的采集区域的划分、对瞳孔中心的初步定位、根据初步定位的瞳孔中心坐标
判断瞳孔中心所在的子区域及控制其他子区域对应的补光模块开启以进行补光,消除?#31169;?br>行补光时在瞳孔中心附近所造成的反射光斑,保证?#31169;?#34892;补光时采集人眼图像以进行瞳孔
中心的精确定位时人眼图像中瞳孔区域的完整性,提升了对瞳孔中心的定位精度,进而保
证了视线追踪的效果。


在本实施例的一些可选的实现方式中,控制器100,用于根据以采集区域的中心为
交点的两条相互垂直的直线将采集区域等分为四个子区域。采用此实现方式,便于划分及
根据初步定位的瞳孔中心坐标判断瞳孔中心所在的子区域,可保证进行补光时采集人眼图
像以进行瞳孔中心的精确定位时人眼图像中瞳孔区域的完整性。


在本实施例的一些可选的实现方式中,控制器100,用于控制瞳孔中心所在的子区
域的对角子区域对应的补光模块开启以进行补光。采用此实现方式,避免了瞳孔中心所在
的子区域的相邻子区域对应的补光模块开启以进行补光在瞳孔中心附近造成反射光斑的
可能性,进一步确保?#31169;?#34892;补光时采集人眼图像以进行瞳孔中心的精确定位时人眼图像中
瞳孔区域的完整性。


在本实施例的一些可选的实现方式中,多个补光模块200呈以采集区域的中心为
中心点的等间距环状排列。采用此实现方式,便于设置补光模块200及控制除瞳孔中心所在
的子区域之外的其他子区域对应的补光模块200开启以进行补光,可保证进行补光时采集
人眼图像以进行瞳孔中心的精确定位时人眼图像中瞳孔区域的完整性。


在本实施例的一些可选的实现方式中,补光模块200为LED补光模块。采用此实现
方式,可保证在VR头戴设备的相对封闭的环境中实?#32440;?#22909;的补光效果。进一步,人眼图像采
集模块为红外人眼图像采集模块,补光模块200为红外LED补光模块。


在一个具体示例中,如图2所示,控制器100,用于根据以采集区域的中心O为交点
的两条相互垂直的直线A和B将采集区域等分为四个子区域,补光模块200共有八个,分别以
LED1-LED8表示,LED1-LED8以采集区域的中心O为中心点等间距环状排列,其中,LED1、LED7
和LED8对应左上的子区域(即LED1、LED7和LED8在人眼图像采集模块的采集区域上的投影
位置落在左上子区域),LED1、LED2和LED3对应右上的子区域,LED5、LED6和LED7对应左下的
子区域,LED3、LED4和LED5对应右下的子区域。若控制器100判断初步定位的瞳孔中心所在
的子区域为左上的子区域,则控制对应右下的子区域的LED3、LED4和LED5开启以进行补光;
若控制器100判断初步定位的瞳孔中心所在的子区域为右上的子区域,则控制对应左下的
子区域的LED5、LED6和LED7开启以进行补光;若控制器100判断初步定位的瞳孔中心所在的
子区域为左下的子区域,则控制对应右上的子区域的LED1、LED2和LED3开启以进行补光;若
控制器100判断初步定位的瞳孔中心所在的子区域为右下的子区域,则控制对应左下的子
区域的LED1、LED7和LED8开启以进行补光。


可理解的是,尽管图中没有示出,但是,在应用多个补光模块200的VR视线追踪的
补光装置中可以设置诸如框架或者支杆的支撑元件,以固定多个补光模块200的位置。


需要说明的是,在对两眼分别进行视线追踪,对两眼的瞳孔中心需要分别进行定
位的场景中,可采用一个控制器及分别对应两眼的两组多个补光模块,参照本实施例提供
的VR头戴设备中的VR视线追踪的补光装置的原理及工作流程分别实现在采集两眼的人眼
图像时进行补光。


如图3所示,本发明的另一个实施例提供了一种VR视线追踪的补光方法,包括:


将人眼图像采集模块的采集区域划分为多个子区域,并设置分别对应多个子区域
的多个补光模块;


根据人眼图像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位,判断瞳孔中心所
在的子区域,其中,根据人眼图像采集模块采集的人眼图像进行瞳孔中心初步定位可采用
椭圆拟合算法?#20154;?#27861;实现,例如,根据人眼图像采集模块采集的人眼图像进行采用椭圆拟
合算法的瞳孔中心初步定位;


利用除瞳孔中心所在的子区域之外的其他子区域对应的补光模块进行补光。


在本实施例的一些可选的实现方式中,将人眼图像采集模块的采集区域划分为多
个子区域进一步包括:根据以人眼图像采集模块的采集区域的中心为交点的两条相互垂直
的直线将采集区域等分为四个子区域。


在本实施例的一些可选的实现方式中,利用除瞳孔中心所在的子区域之外的其他
子区域对应的补光模块进行补光进一步包括:利用瞳孔中心所在的子区域的对角子区域对
应的补光模块进行补光。


需要说明的是,本实施例提供的VR视线追踪的补光方法与上述VR头戴设备中的VR
视线追踪的补光装置的原理及工作流程相似,相关之处可以参照上述说明,在此?#36745;?#36184;述。


需要说明的是,在本发明的描述中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在
涵盖?#26725;?#20182;性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些
要素,而?#19968;?#21253;括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设
备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除
在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。


显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对
本发明的实施方式的限定,对于本领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以
做出其它不同形式的变化或变动,这里无法?#36816;?#26377;的实施方式予以穷举,凡是属于本发明
的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动?#28304;?#20110;本发明的保护范围之列。


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