PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102007006158A1 13.09.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines Sichtlinienvektors
Anmelder Honda Motor Co., Ltd., Tokyo, JP
Erfinder Knaan, Dotan, Jerusalem, IL;
Shavit, Adi, Jerusalem, IL;
Shavit, Dana, Jerusalem, IL;
Suzuki, Kazufumi, Tokyo, JP;
Ichihashi, Norio, Tokyo, JP;
Takahashi, Akio, Wako, Saitama, JP;
Kimata, Akihito, Wako, Saitama, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 07.02.2007
DE-Aktenzeichen 102007006158
Offenlegungstag 13.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse A61B 3/113(2006.01)A, F, I, 20070531, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren enthält: Abgeben von LED-Lichtstrahlen von an beiden Seiten einer Kamera angeordneten LED-Lichtquellen zu einem Auge; Aufnehmen des Auges mit der Kamera; Erfassen einer Ebene, die eine Lichtquellenposition der LED-Lichtquellen, eine Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf einem aufgenommenen Bild hinsichtlich eines Lichtpunkts auf einer Hornhautkugeloberfläche enthält, sowie eine andere Ebene, die die andere Lichtquellenposition, die Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf dem aufgenommenen Bild hinsichtlich des anderen Leuchtpunkts auf der Hornhautkugeloberfläche enthält; Erfassen einer Schnittline zwischen den zwei Ebenen; Erfassen einer Mitte einer Hornhautkugel, welche auf der Schnittlinie liegt und einer vorbestimmten Bedingung genügt; und Erfassen einer Mitte einer Pupille.

Beschreibung[de]

Diese Anmeldung beansprucht die ausländische Priorität, basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-029428, eingereicht am 07.02.2006, deren Inhalt hierin mit Bezug auf deren Gesamtheit aufgenommen wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Sichtlinienvektors eines Menschen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik zum Erfassen einer Sichtlinienrichtung einer Person wie zum Beispiel ein Unterstützungsmittel für eine Eingabeeinheit eines Computers oder beim Fahren eines Fahrzeugs.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Wenn eine Person eine Szene oder ein Ereignis sehen möchte, dreht die Person ihr Gesicht und ihre Augen in Richtung der Szene oder des Ereignisses. Das heißt, die Person dreht ihr Gesicht oder ihre Augen in der Richtung, die die Person sehen möchte, in Antwort auf eine Anweisung vom Gehirn, Bildern der gewünschten Szene oder des Ereignisses auf der Netzhaut, und verarbeitet dann die Bilder auf der Netzhaut, um die erforderliche Information zu erkennen. In diesem Fall bedeutet das Drehen des Auges, einen normalen Vektor einer Pupille des Auges einer gewünschten Richtung entsprechen zu lassen, und es ist denkbar, dass eine Sichtlinienrichtung (anders gesagt, ein Sichtlinienvektor) eine halbe gerade Linie (anders gesagt ein Vektor) ist, die einen Mittelpunkt einer Hornhautkugel und einen Mittelpunkt der Pupille verbindet. Infolgedessen wird, um die Sichtlinienrichtung zu erfassen, die Sichtlinienrichtung erhalten, indem eine Position (Koordinaten) des Mittelpunkts der Hornhautkugel und eine Position (Koordinaten) des Mittelpunkts der Pupille bestimmt werden.

Da eine Pupille nach außen frei liegt, kann die Mitte der Pupille leicht berechnet werden, wenn ein Abstand von der Kamera bis zur Pupille gemessen werden kann. Wenn man zum Beispiel eine Pupille fotografisch aufnimmt, kann die Mitte der Pupille aus dem aufgenommenen Bild erfasst werden. Jedoch ist es schwierig, den Abstand von der Kamera zur Pupille direkt zu messen. Da auch die Mitte der Hornhautkugel nicht nach außen frei liegt, verstand man das so, dass eine Berechnung dieser Position schwierig ist. Infolgedessen ist bislang kein Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren und keine Sichtlinienvektor-Erfassungsvorrichtung entwickelt worden, die einfach und leicht verständlich sind.

Um die Mittelposition der Hornhautkugel zu erfassen, ist es zum Beispiel denkbar, dass eine Hornhautform-Messvorrichtung zum Messen der Hornhautform eingesetzt werden könnte, die in der augenärztlichen Abteilung einer Klinik verwendet wird. Jedoch ist aus den Techniken, die zum Beispiel in der JP-A-2003-38442 (Hornhautform-Messvorrichtung) und JP-A-2002-17674 (Hornhautmessvorrichtung) leicht verständlich wird, sind diese Hornhautform-Messvorrichtungen nicht dazu vorgesehen, die Gesamtform der Hornhautkugel zu messen, sondern, eine Oberflächenform an der Vorderseite der Hornhaut zu messen. Daher ist es mit diesen Hornhautform-Messvorrichtungen schwierig, die Mittelposition der Hornhaut zu messen.

Als ein Verfahren zum Erfassen einer Sichtlinienrichtung ist zum Beispiel ein Verfahren durch HONDA MOTOR CO., Ltd. und GENTECH CORPORATION (US-Anmeldung Nr. 2005/0200806 A1 „Line-of-sight detection method and apparatus therefor" offenbart). Die 9 stellt eine Beziehung zwischen einer Struktur des Augapfels und einer Sichtlinienrichtung dar. In 9 ist eine Hornhaut 55 an der Außenoberfläche eines Augapfels 5 angeordnet, und die Hornhaut 55 wird als Teil einer Kugeloberfläche einer Hornhautkugel 56 betrachtet, die mit einer gepunkteten Linie gezeigt ist. Eine Mitte der Hornhautkugel 56 ist mit S bezeichnet, und die Hornhautkugel 56 ist eine virtuelle Hülle mit einem Radius R. Eine Iris 58 zum Einstellen der einfallenden Lichtmenge ist an der Vorderseite einer Linse 57 angeordnet, und ein Teil, der von einer Öffnung der Iris 58 her sichtbar ist, ist eine Pupille 59. Eine halbe gerade Linie 60 eines Pfeils, der die Mitte S der Hornhautkugel 56 und eine Mitte T der Pupille 59 verbindet, ist eine Sichtlinienrichtung (Sichtlinienvektor). Es sollte angemerkt werden, dass 9 ein fotografiertes Bild 61 und einen Lichtstrahl zeigt, der von einer LED-Lichtquelle B abgegeben und als Punkt „P" auf der Hornhaut 55 reflektiert wird, so dass er die Mitte O einer Kameralinse erreicht. Das Verfahren zum Erfassen der Sichtlinienrichtung, das in der US-Schrift Nr. 2005/0200806 A1 beschrieben ist, verwendet die unten erwähnten vier Annahmen (1) bis (4), die beruhend auf morphologisch bekannten Daten erkannt werden („Antropometry of the Head and Face" von L.G. Farkas, Lippincott Williams & Wilkins, 1994). Das heißt, für den Fall, dass im Gesicht eines Probanden ein rechtes Auge ein Punkt A ist, ein linkes Auge ein Punkt B ist und eine Nase ein Punkt C ist, die nachfolgend erwähnten Annahmen gemacht werden:

  • (1) Abstand (A, C) = Abstand (B, C)
  • (2) Verhältnis {Abstand (A, B)/Abstand (A, C)} = 1,0833
  • (3) Abstand (A, B) = 6,5 cm
  • (4) Durchmesser der Hornhautkugel = 1,54 cm (Radius = 7,7 mm).

Es gibt eine gewisse Frage, ob alle der oben beschriebenen Annahmen auf alle Personen korrekt angewendet werden. Infolgedessen ist es notwendig, an dem Probanden einen Test durchzuführen. Auch wird die Berechnung zum Erfassen der Sichtlinienrichtung kompliziert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Umstände durchgeführt worden und sieht ein Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren und eine Sichtlinienvektor-Erfassungsvorrichtung vor, die in der Lage sind, eine Sichtlinienrichtung in einer einfachen und klaren Weise durch Reduktion der angenommenen Bedingungen zu erfassen.

In einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren:

Abgeben von LED (Licht emittierende Diode)-/Lichtstrahlen von an beiden Seiten einer Kamera angeordneten Lichtquellen zu einem Auge eines Probanden;

Aufnehmen des Auges des Probanden mit der Kamera;

Erfassen einer Ebene, die eine Lichtquellenposition der LED-Lichtquellen, eine Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf einem aufgenommenen Bild hinsichtlich eines Leuchtpunkts auf einer Hornhautkugeloberfläche des Probanden enthält;

Erfassen einer anderen Ebene, die die andere Lichtquellenposition der LED-Lichtquellen, die Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf dem aufgenommenen Bild hinsichtlich des anderen Leuchtpunkts auf der Hornhautkugeloberfläche des Probanden enthält;

Erfassen einer Schnittlinie zwischen den zwei Ebenen;

Erfassen einer Mittelposition einer Hornhautkugel, die auf der Schnittlinie liegt und einer vorbestimmten Bedingung genügt; und

Erfassen einer Mitte einer Pupille zum Erfassen des Sichtlinienvektors.

Dementsprechend kann ein akkurater Sichtlinienvektor mit einem einfacheren Verfahren erfasst werden.

In dem Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren ist die vorbestimmte Bedingung die, dass eine Halbierende eines Winkels zwischen von der LED-Lichtquelle einfallendem Licht und Reflektionslicht des einfallenden Lichts mit einem normalen Vektor übereinstimmt, der durch den Leuchtpunkt auf der Hornhautoberfläche hindurchgeht.

In dem Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren wird die Mitte der Pupille durch Erfassen eines Schnittpunkts einer geraden Linie, die durch die Linsenmitte der Kamera und eine Mitte der Pupille auf dem aufgenommenen Bild sowie eine Kugeloberfläche, die einen vorbestimmten Radius von der Mitte der Hornhautkugel aufweist, hindurchgeht, erfasst.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Sichtlinienvektor-Erfassungsvorrichtung:

eine Kamera;

LED (Licht emittierende Diode)-/Lichtquellen, die an beiden Seiten der Kamera angeordnet sind;

einen Controller zum Steuern/Regeln der Kamera zum Aufnehmen von Leuchtpunkten auf einer Hornhautkugel eines Auges, wenn die LED-Lichtquellen gleichzeitig eingeschaltet werden; und

eine Rechenprozessoreinheit um Berechnen eines Mittelpunkts der Hornhautkugel unter Verwendung aufgenommener Bilddaten der Kamera und zum Berechnen eines Mittelpunkts einer Pupille unter der Verwendung von Koordinaten des Mittelpunkts der Hornhautkugel, um den Sichtlinienvektor zu erfassen.

Dementsprechend kann durch Anwendung der einfacheren Vorrichtung ein akkurater Sichtlinienvektor rasch erfasst werden.

In der Sichtlinienvektor-Erfassungsvorrichtung enthalten die LED-Lichtquellen zwei Sätze der LED-Lichtquellen, und eine Positionsbeziehung zwischen den zwei Sätzen der LED-Lichtquellen und der Kamera ist festgelegt, um eine einzige Einheit zu bilden.

Zusätzlich gibt es gemäß der vorliegenden Erfindung einen Effekt, dass die Installation des Sichtlinienvektor-Erfassungsvorrichtung einfach ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine Gesamtanordnung einer Sichtlinien-Erfassungsvorrichtung einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;

2 ist ein Flussdiagramm sequenzieller Operationen eines Sichtlinien-Erfassungsverfahrens gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;

3 zeigt eine Beziehung zwischen LED-Lichtquellen und Leuchtpunkten in Schritt 1 des Flussdiagramms;

4 zeigt eine Schnittlinie zwischen zwei Ebenen in Schritt S3;

5 ist ein Diagramm, worin Koordinatenachsen derart umgewandelt werden, dass die Leuchtpunkte auf der Ebene dieses Blatts von 5 liegen, in Schritt S4;

6 stellt eine Änderung im Abstand „D" und eine Änderung in der Richtung von reflektierendem Licht in Schritt S5 dar;

7 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Erhalt der Mitte einer Pupille in Schritt S6;

8A und 8B stellen Beispiele fotografierter Bilder dar; und

9 zeigt eine Struktur eines Auges und eines Sichtlinienvektors.

Nun wird eine Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine schematische Gesamtansicht einer Vorrichtung, die eine Sichtlinienrichtung (einen Sichtlinienvektor) gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erfasst. In 1 enthält eine Sichtlinien-Erfassungsvorrichtung 10 eine Kamera 11, LED (Licht emittierende Diode)-/Lichtquellen 12a und 12b, eine Steuerungs-/Recheneinheit 13, eine Eingabeeinheit 13 und eine Magnetplatte 13b. Die Bezugszahl 16 bezeichnet ein Auge eines Probanden, dessen Sichtlinie erfasst wird. Auch bezeichnet die Bezugszahl 15 eine Pupille, und die Bezugszahl 17 eine Hornhautkugel. Die Kamera 11 ist eine digitale Kamera, wobei eine Brennweite „f" einer Linse 11a der Kamera bekannt ist. Die LED-Lichtquellen 12a und 12b sind Punktlichtquellen und sind zum Auge 16 hin ausgerichtet. Ein von den LED-Lichtquellen 12a und 12b beleuchteter Augapfel wird von der Kamera 11 aufgenommen. Anzumerken ist, dass die Positionskoordinaten der LED-Lichtquellen 12a und 12b sowie die Positionskoordinaten einer Linsenmitte der Kamera 11 vorab in einem Koordinatensystem 14 bestimmt sind. Während zum Beispiel die Linsenmitte der Kamera 11 als Ursprung definiert wird, ist ein orthogonales Koordinatensystem (XYZ) 14 vorbestimmt. Die Steuerungs-/Recheneinheit 13 führt die nachfolgend erwähnten Prozessoroperationen durch.

2 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung sequenzieller Operationen eines Sichtlinien-Erfassungsverfahrens der vorliegenden Ausführung. In 2 werden in Schritt S1 Lichtstrahlen von den LED-Lichtquellen 12a und 12b gleichzeitig zur Hornhautkugel 17 hin emittiert, um die Hornhautkugel 17 mit der Kamera 11 aufzunehmen. Diese Beziehung ist in 3 dargestellt. Die von den LED-Lichtquellen 12a und 12b emittierten Lichtstrahlen werden auf Leuchtpunkten 18a und 18b auf der Oberfläche der Hornhautkugel 17 reflektiert, und die reflektierten Strahlen laufen durch die Mitte O der Linse 11a der Kamera 11 hindurch und erreichen dann eine Aufnahmebildebene 11b. Bilder 19a und 19b der Leuchtpunkte 18a und 18b werden auf der Aufnahmebildebene 11b fotografisch aufgenommen. Es versteht sich auch, dass die Aufnahmebildebene 11b gemäß üblicher Praxis vor der Linse 11a beschrieben wird. In 3 bezeichnet ein Abstand D den von der Mitte O der Linse 11a bis zum Mittelpunkt S der Hornhautkugel 17 gemessenen Abstand. In diesem Fall ist der Abstand D unbekannt, und wird daher gemäß den nachfolgend erwähnten sequenziellen Operationen errechnet. Der Einfachheit halber ist der Ursprung des XYZ-Koordinatensystems 15 in der Mitte O der Linse 11a definiert, die Z-Achse ist zur Hornhautkugel 17 hin ausgerichtet, und die X- und Y-Achsen werden entsprechend bestimmt. Infolgedessen sind die Koordinaten der LED-Lichtquellen 12a und 12b in dem XYZ-Koordinatensystem vorbestimmt.

In Schritt S2 werden zuerst die Positionen (Koordinaten) der Bilder 19a und 19b der Leuchtpunkte 18a und 18b in dem ebenen Koordinatensystem aus dem auf der Aufnahmebildebene 11b aufgenommenen Bild ausgelesen, und die Koordinaten der Leuchtpunkte 19a und 19b im dreidimensionalen Koordinatensystem (XYZ-Koordinatensystem) werden unter Verwendung der Brennweite „f" erhalten (alternativ ist es auch möglich, f = 1 zu setzen). Dann wird eine Ebene 20 erhalten, die durch drei Punkte hindurchgeht, nämlich die Mitte O der Linse 11a, die LED-Lichtquelle 12a und das Bild 19a des Leuchtpunkts 18a. Auch wird eine andere Ebene 21 erhalten, die durch drei Punkte hindurchgeht, nämlich die Mitte O der Linse 11a, die LED-Lichtquelle 12b und das Bild 19b des Leuchtpunkts 18b (siehe 4). Wie in 4 ersichtlich, enthält die Ebene 20 den Leuchtpunkt 18a sowie einen am Leuchtpunkt 18a normalen Vektor 22a. Ähnlich enthält die Ebene 21 den Leuchtpunkt 18b und einen am Leuchtpunkt 18b normalen Vektor 22. Dementsprechend enthalten die beiden Ebenen 20 und 21 die Mitte S der Hornhautkugel 17.

In Schritt S3 werden simultane Gleichungen von zwei Ebenen, der Ebene 20 und der Ebene 21, errechnet, um eine Schnittlinie 25 zu erhalten. Die Mitte S der Hornhautkugel 17 liegt auf der Schnittlinie (geraden Linie) 25. In Schritt S4 wird das XYZ-Koordinatensystem in ein xyz-Koordinatensystem umgewandelt, so dass die Ebene 20 dem Blatt von 5 entspricht. In anderen Worten wird, wie in 5 gezeigt, das XYZ-Koordinatensystem gedreht, so dass der Ursprung O in seiner ursprünglichen Position verbleibt, die z-Achse durch die Mitte S der Hornhautkugel 17 hindurchgeht und die LED-Lichtquelle 12a in der xz-Ebene enthalten ist. Im Ergebnis erscheint ein Querschnitt, der durch die Mitte S der Hornhautkugel 17 hindurchgeht, als Kreis 17a auf dem Blatt in 5. Auch erscheinen der Leuchtpunkt 18a und das Bild 19a auf dem Blatt von 5. Ferner erscheinen der Weg des Lichtstrahls, der von der LED-Lichtquelle 12a emittiert wird, und der normale Vektor 22a, der durch den Leuchtpunkt 18a hindurchgeht, auf dem Blatt von 5.

In Schritt S5 wird ein Abstand D erhalten (ein Abstand zwischen dem Ursprung O und der Mitte S der Hornhautkugel 17), der den nachfolgend erwähnten Bedingungen genügt. Es sei angenommen, dass ein Durchmesser (oder Radius) der Hornhautkugel 17 bereits bekannt ist (nämlich Durchmesser = 14,8 mm oder Radius = 7,4 mm). Diese Annahme beruht auf morphologisch bekannten Daten. Unter Verwendung der Annahme wird der Abstand D so bestimmt, dass ein Einfallswinkel und ein Reflektionswinkel am Leuchtpunkt der Hornhautkugel 17 (Querschnitt 17a) identisch sind, und ferner reflektierendes Licht durch den Ursprung O (oder das Bild 19a) hindurchgeht. Was die Ebene 21 betrifft, so werden die sequentiellen Operationen von Schritt S4 und Schritt S5 in ähnlicher Weise ausgeführt, um einen Abstand Da zu errechnen. Der Abstand D sollte ursprünglich mit dem Abstand Da übereinstimmen. Falls diese Abschnitte D und Da aufgrund eines Messfehlers oder dergleichen nicht übereinstimmen, könnte ein Mittelwert dieser Abstände D und Da als der tatsächliche Abstand D verwendet werden. 6 ist ein Diagramm, worin ein Weg eines reflektierenden Lichtstrahls, wenn ein Abstand (D) zwischen dem Ursprung O und der Mitte S der Hornhautkugel 17 korrekt ist, mit einem anderen Weg eines reflektierenden Lichtstrahls verglichen wird, wenn Abstände (D1 und D2) zwischen dem Ursprung O und der Mitte S der Hornhautkugel 17 fehlerhaft sind. Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich, kann der Abstand D durch eine repetetive Errechnung erhalten werden.

In Schritt S6 wird die Mitte 28 der Pupille 15 errechnet. Zuerst werden Koordinaten der Mitte 26 der Pupille in dem ursprünglichen Koordinatensystem 14 aus der Aufnahmebildebene 11b erhalten. Dann wird eine Umwandlung der Koordinatenachsen (nämlich Drehung der Koordinatenachsen) ausgeführt, so dass die Z-Achse durch die Mitte S der Hornhautkugel 17 hindurchgeht. In diesem Fall kann die X-Achse (oder Y-Achse) beliebig bestimmt werden. Das neue orthogonale Koordinatensystem, dessen Koordinatenachsen umgewandelt sind, wird als Koordinatensystem X', Y', Z') 14b definiert. Dann werden die Koordinaten der Pupillenmitte 26 in dem Koordinatensystem 14 in das neue orthogonale Koordinatensystem 14b umgewandelt, um die umgewandelten Koordinaten zu erhalten.

In diesem Fall wird eine Kugeloberfläche 27 der Pupille 15 als Abschnitt einer Kugeloberfläche mit Radius „r" (r = 4,5 mm) betrachtet, und die Mitte S der Hornhautkugel 17 als Mitte. Diese Annahme beruht auf morphologisch bekannten Daten. 7 ist ein Erläuterungsdiagramm zum Erfassen eines Mittelpunkts 28 der Pupille 15. Eine halbe gerade Linie ist vom Mittelpunkt der Kameralinse 11a so gezogen, dass sie durch die Mitte 26 der Pupille im Koordinatensystem 14b hindurchgeht, um den Schnittpunkt 28 zwischen dieser halben geraden Linie und der Kugeloberfläche 27 zu erfassen. Dieser Schnittpunkt 28 wird durch Auflösung der simultanen Gleichung der Gleichung der Kugeloberfläche 27 und der halben geraden Linie erhalten. Dieser Schnittpunkt 28 entspricht dem Mittelpunkt 28 der Pupille 15.

In Schritt S7 wird eine Sichtlinienrichtung erfasst. Infolgedessen ist die Sichtlinienrichtung ein Vektor, der durch den Mittelpunkt 28 der Pupille 15 von dem Mittelpunkt S der Hornhautkugel 17 aus hindurchgeht.

Die 8A und 8B sind Diagramme, die Beispiele aufgenommener Bilder repräsentieren. 8A ist ein aufgenommenes Bild in einem Zustand, in dem der Proband in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung blickt, und 8B ist ein aufgenommenes Bild in einem Zustand, in dem der Proband aufwärts blickt. Wenn eine Sichtlinienrichtung (ein Sichtlinienvektor) von einem rechten Auge und einem linken Auge des in 8 gezeigten Probanden erfasst wird, dann kann die Richtung erfasst werden, in die der Proband seine Aufmerksamkeit richtet. Wie aus den oben beschriebenen Erläuterungen verständlich wird, verwendet das Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren dieser Ausführung lediglich eine Annahme über eine Größe (Radius = 7,4 mm) der Hornhautkugel, sowie eine Annahme, dass die Kugeloberfläche der Pupille Teil der Kugeloberfläche mit dem Radius von 4,5 mm ist. Infolgedessen ist der Spielraum für das Auftreten von Fehlern gering, so dass ein akkurater Sichtlinienvektor erhalten werden kann. Auch werden die Berechnungen, die in diesem Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren verwendet werden, lediglich durch Drehen der Koordinatensysteme und Auflösung der simultanen Gleichungen durchgeführt, und können daher leicht und rasch ausgeführt werden.

Obwohl die Ausführung der vorliegenden Erfindung basierend auf den Zeichnungen im Detail beschrieben worden ist, ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel können Koordinatenachsen bei den Koordinatenumwandlungen geeignet bestimmt werden. Auch kann, was das Verfahren der repetativen Berechnung zum Erhalt des Abstands D betrifft, das oben beschriebene Rechenverfahren abwechselnd geändert werden.

Für den Fachkundigen versteht es sich, dass an den beschriebenen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit besteht die Absicht, dass die vorliegende Erfindung alle Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung abdeckt, die mit dem Umfang der beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten konsistent sind.

Ein Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren enthält: Abgeben von LED-Lichtstrahlen von an beiden Seiten einer Kamera angeordneten LED-Lichtquellen zu einem Auge; Aufnehmen des Auges mit der Kamera;

Erfassen einer Ebene, die eine Lichtquellenposition der LED-Lichtquellen, eine Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf einem aufgenommenen Bild hinsichtlich eines Lichtpunkts auf einer Hornhautkugeloberfläche enthält, sowie eine andere Ebene, die die andere Lichtquellenposition, die Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf dem aufgenommenen Bild hinsichtlich des anderen Leuchtpunkts auf der Hornhautkugeloberfläche enthält; Erfassen einer Schnittlinie zwischen den zwei Ebenen; Erfassen einer Mitte einer Hornhautkugel, welche auf der Schnittlinie liegt und einer vorbestimmten Bedingung genügt; und Erfassen einer Mitte einer Pupille.


Anspruch[de]
Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren, umfassend:

Abgeben von LED (Licht emittierende Diode)-/Lichtstrahlen von an beiden Seiten einer Kamera angeordneten Lichtquellen zu einem Auge eines Probanden;

Aufnehmen des Auges des Probanden mit der Kamera,

Erfassen einer Ebene, die eine Lichtquellenposition der LED-Lichtquellen, eine Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf einem aufgenommenen Bild hinsichtlich eines Leuchtpunkts auf einer Hornhautkugeloberfläche des Probanden enthält;

Erfassen einer anderen Ebene, die die andere Lichtquellenposition der LED-Lichtquellen, die Linsenmittelposition der Kamera sowie eine räumliche Position auf dem aufgenommenen Bild hinsichtlich des anderen Leuchtpunkts auf der Hornhautkugeloberfläche des Probanden enthält;

Erfassen einer Schnittlinie zwischen den zwei Ebene;

Erfassen einer Mittelposition einer Hornhautkugel, die auf der Schnittlinie liegt und einer vorbestimmten Bedingung genügt; und

Erfassen einer Mitte einer Pupille zum Erfassen des Sichtlinienvektors.
Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung ist, dass eine Halbierende eines Winkels zwischen von der LED-Lichtquelle einfallendem Licht und Reflektionslicht des einfallenden Lichts mit einem normalen Vektor übereinstimmt, der durch den Leuchtpunkt auf der Hornhautoberfläche hindurchgeht. Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Mitte der Pupille durch Erfassen eines Schnittpunkts einer geraden Linie, die durch die Linsenmitte der Kamera und eine Mitte der Pupille auf dem aufgenommenen Bild hindurchgeht, und einer Kugeloberfläche, die einen vorbestimmten Radius von der Mitte der Hornhautkugel aufweist, erfasst wird. Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Mitte der Pupille durch Erfassen eines Schnittpunkts einer geraden Linie, die durch die Linsenmitte der Kamera und einer Mitte der Pupille auf dem aufgenommenen Bild hindurchgeht, und einer Kugeloberfläche, die einen vorbestimmten Radius von der Mitte der Hornhautkugel aufweist, erfasst wird. Sichtlinienvektor-Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Sichtlinienvektor ein Vektor ist, der von der Mitte der Hornhautkugel zur Mitte der Pupille verläuft. Sichtlinienvektor-Erfassungsvorrichtung, umfassend:

eine Kamera;

LED (lichtemittierende Diode)-/Lichtquellen, die an beiden Seiten der Kamera angeordnet sind;

einen Controller zum Steuern/Regeln der Kamera zum Aufnehmen von Leuchtpunkten auf einer Hornhautkugel eines Auges, wenn die LED-Lichtquellen gleichzeitig eingeschaltet werden; und

eine Rechenprozessoreinheit zum Berechnen eines Mittelpunkts der Hornhautkugel unter Verwendung aufgenommener Bilddaten der Kamera und zum Berechnen eines Mittelpunkts einer Pupille unter Verwendung von Koordinaten des Mittelpunkts der Hornhautkugel, um den Sichtlinienvektor zu erfassen.
Sichtlinienvektor-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die LED-Lichtquellen zwei LED-Lichtquellen-Sätze enthalten, und eine Positionsbeziehung zwischen den zwei LED-Lichtquellen-Sätzen und der Kamera zur Bildung einer einzigen Einheit festgelegt ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com