本實用新型涉及穿戴式設備,尤其涉及可利用視線進行人機交互的智能眼鏡。
背景技術:
隨著智能穿戴設備在2014年的爆發(fā),2015年隨著蘋果的Apple Watch正式推出,華為的Huawei Watch、HTC的Grip健身手環(huán)、三星的智能手表,谷歌的智能眼鏡和虛擬現(xiàn)實頭戴設備Vive等新產品的發(fā)布,智能穿戴產品將會變得更加時尚、智能,種類將更加豐富。據IHS預計,全球可穿戴設備市場在2018年將達300億美元。IDC預計2018年全球出貨量將達到1.119億部,年復合增長率達到78.4%。據統(tǒng)計:2015年,美國有3950萬成年人使用智能手表和健身追蹤器等可穿戴設備,同比增長率高達57.7%,到2018年, 這個數字還將再翻一番,很有可能將擁有8170萬用戶。借助物聯(lián)網發(fā)展的大趨勢,可穿戴設備必將繼續(xù)擴大其市場認可度,提高普及率,并將成為一種新的生活方式。
然而如何更好的實現(xiàn)人機交互卻一直業(yè)內難以解決的問題,雖然目前已經出現(xiàn)了眼球追蹤的交互方法,但是現(xiàn)有的交互設備精準度及可靠度差,捕捉位置不精準,導致大部分的穿戴式設備均是通過一個類似于鼠標或者功能比鼠標還要豐富的手柄來進行相應的人機交互操控,限制了穿戴式設備的進一步發(fā)展,且不能很好地滿足人們希望設備進一步智能化的需求。
技術實現(xiàn)要素:
本實用新型為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題,提出一種通過視線進行人機交互的智能眼鏡,包括眼鏡架、設置在眼鏡架上的鏡片,設置在鏡片與人眼之間的瞳孔識別交互裝置,所述鏡片包括用于放大眼睛瞳孔的凹面鏡,所述凹面鏡的凹面?zhèn)瘸蜓劬Ψ较颉?/p>
在本技術方案中,所述瞳孔識別交互裝置通過一近紅外攝像頭采集放大后的眼睛瞳孔的圖像,所述近紅外攝像頭設有兩個,分別獨立對應兩只眼睛,所述近紅外攝像頭內設有用于濾除其他可見光的紅外濾光片。
優(yōu)選的,所述凹面鏡的凹面?zhèn)冗€設有近紅外補光燈。
進一步本技術方案的所述凹面鏡的凹面?zhèn)瓤梢藻冇蟹瓷淠ぁ?/p>
本實用新型通過將瞳孔進行高倍放大,使得虹膜能被清晰識別,便于機器對使用者進行虹膜身份識別,可以用來虹膜解鎖,同時也克服了市面上智能眼鏡的人機交互系統(tǒng)多依賴于有形物理按鍵、旋鈕、觸摸板等劣勢。同時,通過對人眼的高倍放大,能對人的視線聚焦位置精準捕捉,清楚的了解人的視覺意識形態(tài),為進一步的增強現(xiàn)實應用打下堅實基礎。而且因近紅外攝像頭、凹面鏡、人眼三者相對位置關系不變,可靠性十分穩(wěn)定。即使在運動過程中,如騎行越野、蹦極、跳傘等,也可以只用眼神就能操控顯示界面,完全解放了雙手,帶來了極大便利。
附圖說明
圖1為本實用新型的人眼瞳孔中心位置捕捉原理圖;
圖2為本實用新型的目視線識別定位原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的原理及方法進行詳細說明。
本實用新型一實施例提供的智能眼鏡,包括鏡架、鏡片和設置在鏡片與人眼之間的瞳孔識別交互裝置。
圖1顯示了本實用新型的瞳孔中心位置捕捉的原理圖,鏡片安裝在鏡架上,鏡架未在圖中示出,鏡片包括一個用于放大眼睛瞳孔的凹面鏡5,凹面鏡5的凹面?zhèn)瘸蜓劬Ψ较?,該凹面鏡5可以為使用者所佩戴的智能眼鏡鏡片的一部分或全部。瞳孔識別交互裝置通過一近紅外攝像頭2來采集放大后的人眼的圖像,近紅外攝像頭2設置在凹面鏡5的凹面?zhèn)扔糜谂臄z經凹面鏡5放大后的眼睛瞳孔6,也就是圖中所示出的眼睛瞳孔4經過凹面鏡5放大后在像屏1處得到放大的眼睛瞳孔6,經過放大的眼睛瞳孔6的像可以被置于凹面鏡后、眼睛下方與凹面鏡有固定距離L1的近紅外攝像頭2清晰捕捉,由于瞳孔與周圍虹膜在紅外成像中具有明顯的對比差別,瞳孔識別交互裝置可輕易鎖定瞳孔中心的位置。
在一個實施例中,近紅外攝像頭2可以設有一個,可以針對單眼視覺的人進行相應的瞳孔捕捉,從而實現(xiàn)與智能眼鏡的人機交互。在另一實施例中,近紅外攝像頭2也可以設有兩個,分別獨立對應兩只眼睛,通過兩只注視同一對象時的眼神交匯,還可以算出當前對象的三維坐標。
瞳孔識別交互裝置還可以追加至少一個近紅外補光燈3,近紅外補光燈3并不是一個必要部件,它采用了LED芯片,作用在于當光線不足時,可以補充相應的近紅外光,這是人眼所察覺不到的光線,不會對人的視覺效果造成影響,同時近紅外攝像頭2采用可以濾除其他可見光的紅外濾光片,只留下近紅外光,可以避免其他可見光的干擾,使瞳孔的中心位置獲取得更加精準,最大程度地降低誤差。
鏡片的凹面鏡的凹面?zhèn)冗€可以鍍反射膜。鏡片靠近眼睛的一側設置顯示器,顯示器可以是透明顯示器,其投射出去的畫面會經過反射膜的反射從而被人眼所看到。
圖2顯示了兩只眼睛注視同一對象時的目視線識別定位原理圖,相當于左右眼各用一套獨立的單目視線識別系統(tǒng)。人眼的視覺原理告訴我們,當雙目注視眼前的物體時,左右兩只眼睛7的視線會匯聚相交于該物體8。因此,通過獨立測出左右眼睛7各自的視線角度,我們便可以確定出使用者所觀察對象的三維位置坐標,這為實現(xiàn)3D立體人機交互以及真正的虛擬和增強現(xiàn)實應用打下了堅實基礎。由于近紅外攝像頭、凹面鏡、人眼三者相對位置關系不變,采用三點定標或者其它算法,對近紅外攝像頭拍攝的照片或視頻數據進行分析計算,即使在使用者處于身體運動的狀態(tài)下也能很精準的捕捉到人眼球的絕對位置以及相對移動軌跡,以便于機器對人的主觀視覺意識進行準確的判斷和識別,實現(xiàn)人機交互。把該項技術應用在現(xiàn)有的穿戴設備智能眼鏡上,因其能準確定位眼球軌跡,當人眼在顯示屏界面上移動到某個文件夾停留超過一定時間時或者眨眼睛等,均可指示為打開此文件夾等等。
以上具體實施例僅用以舉例說明本實用新型的結構,本領域的普通技術人員在本實用新型的構思下可以做出多種變形和變化,這些變形和變化均包括在本實用新型的保護范圍之內。