本發(fā)明涉及一種通過眼球運(yùn)動(dòng)來操作虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的裝置，并可結(jié)合虹膜識(shí)別方法來進(jìn)行身份認(rèn)證。

背景技術(shù)：

頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，又稱VR眼鏡，或者VR頭盔，是目前正在快速發(fā)展和普及的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，比較著名的廠商有Oculus等。

現(xiàn)有頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備基本都是通過鼠標(biāo)、鍵盤或者游戲手柄等來完成對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的人機(jī)交互。然而因?yàn)轭^戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備會(huì)遮擋人的視線使得無法看到外部場(chǎng)景，使用鼠標(biāo)、鍵盤或者游戲手柄在虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行人機(jī)交互在很多情況下是不方便的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決用戶在使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，人機(jī)交互體驗(yàn)不佳的問題。

本發(fā)明提供一種頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，無需依賴鼠標(biāo)、鍵盤或者游戲手柄等，使用者只需通過眼球運(yùn)動(dòng)即可在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中進(jìn)行人機(jī)交互，操作過程簡(jiǎn)單、快捷，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)用戶來說，用戶 體驗(yàn)將顯著改善。例如在射擊類游戲中只需用眼睛鎖定目標(biāo)即可按鍵發(fā)射。也可在虛擬場(chǎng)景中用眼睛進(jìn)行菜單選擇，或用眼睛打字輸入密碼等。對(duì)一些操作較簡(jiǎn)單的應(yīng)用，比如看視頻等，則可以通過眼睛選擇視頻節(jié)目，并控制開始、暫停等按鈕，完全擺脫對(duì)手的依賴。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，包括頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和眼控裝置，其特征在于：所述頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括殼體、置于殼體內(nèi)部的鏡杯和顯示裝置，所述眼控裝置置于頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，包括紅外攝像頭、紅外反射裝置、紅外光源以及數(shù)據(jù)傳輸線。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述殼體為前殼、后殼組成的密閉殼體；所述鏡杯包括光學(xué)透鏡和透鏡支架，光學(xué)透鏡通過透鏡支架安裝固定在后殼上；所述顯示裝置安裝固定在前殼上，至少包括顯示屏、顯示屏支架及控制板；所述紅外反射裝置安裝在鏡杯內(nèi)側(cè)與顯示屏之間，固定在前殼的顯示屏上，或者固定于鏡杯內(nèi)側(cè)的透鏡支架上；所述紅外攝像頭至少為一個(gè)，安裝固定在鏡杯內(nèi)側(cè)與顯示屏之間；所述紅外光源的數(shù)量至少為一個(gè)，紅外光源安裝固定在鏡杯外側(cè)，或者安裝固定在鏡杯內(nèi)側(cè)與顯示屏之間；用戶在使用所述設(shè)備時(shí)，光線透過光學(xué)透鏡，照射到紅外反射裝置上，對(duì)應(yīng)波段的紅外線被反射回來，并被紅外攝像頭捕獲，紅外攝像頭捕獲到清晰的眼部圖像，然后通過數(shù)據(jù)傳輸線傳送到計(jì)算單元做圖像分析處理。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述紅外反射裝置為可以反射紅外光 線的部件，包括紅外截止濾光片或紅外反射膜；所述紅外反射膜為可以反射紅外光線的薄膜，通過電鍍或是粘貼的方式固定在顯示屏上；所述紅外反射裝置與顯示屏之間呈一定夾角，度數(shù)在0°-40°之間。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述紅外光源安裝固定在鏡杯內(nèi)側(cè)與顯示屏之間時(shí)，與所述紅外攝像頭相鄰。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，當(dāng)所述紅外反射裝置、紅外攝像頭、紅外光源和數(shù)據(jù)傳輸線都安裝固定在透鏡支架上時(shí)，所述眼控裝置與光學(xué)透鏡一起組成鏡杯，所述鏡杯通過卡扣、螺旋或螺釘安裝固定在后殼上。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，透鏡的內(nèi)表面和或外表面上增加增透膜；所述由前后殼組成的密閉殼體內(nèi)部殼體壁為亞光材料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述鏡杯還包括計(jì)算單元，根據(jù)攝像頭所拍攝的眼睛圖像直接計(jì)算出眼睛位置坐標(biāo)，并通過有線或無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，還提出一種虹膜識(shí)別方法，用于如上所述的頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，所述方法包括步驟：

a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，對(duì)其眼部圖像進(jìn)行拍攝；

b.對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理，提取用戶的虹膜特征，進(jìn)行身份比對(duì)；

c.根據(jù)虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備；

d.若為首次使用，則進(jìn)行以下操作：

d-1.錄入用戶身份信息；

d-2.設(shè)備記錄用戶的虹膜特征；

d-3.將該用戶的虹膜特征與錄入的用戶身份信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

d-4.將關(guān)聯(lián)結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中；

d-5.用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中進(jìn)行其它具體操作；

e.若不是首次使用，用戶則可以直接進(jìn)行其它具體操作；

所述具體操作包括：用戶登錄、支付或眼球追蹤。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，還提出一種眼球追蹤方法，用于如上所述的頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，所述方法包括步驟：

a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，對(duì)其眼部圖像進(jìn)行拍攝；

b.對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理，提取用戶的虹膜特征，進(jìn)行身份比對(duì)；

c.根據(jù)虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備；

d.若為首次使用，則進(jìn)行以下操作：

d-1.錄入用戶身份信息；

d-2.設(shè)備記錄用戶的虹膜特征；

d-3.開始眼球追蹤校準(zhǔn)；

d-4.校準(zhǔn)結(jié)束后，得到眼球追蹤校準(zhǔn)文件，與虹膜特征及用戶身份信息關(guān)聯(lián)并進(jìn)行存儲(chǔ)；

d-5.存儲(chǔ)完成后，進(jìn)入步驟f；

e.若不是首次使用,設(shè)備根據(jù)用戶的虹膜特征，在數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)的用戶身份信息及眼球追蹤校準(zhǔn)文件；

f.對(duì)用戶眼部圖像進(jìn)行連續(xù)拍攝，計(jì)算眼球在各個(gè)圖像中的相對(duì)位置；

g.根據(jù)用戶眼球在圖像中的位置信息，尤其是瞳孔中心在圖像中的位置坐標(biāo)，以及該用戶的眼球追蹤校準(zhǔn)文件，計(jì)算出眼睛在顯示屏中注視點(diǎn)的位置信息；

h.根據(jù)注視點(diǎn)位置信息，用戶可以通過眼球活動(dòng)與頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的顯示屏進(jìn)行人機(jī)交互。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述眼球追蹤方法可以和基于PC、一體機(jī)或手機(jī)的頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備相結(jié)合。

本發(fā)明提供的頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備及其實(shí)現(xiàn)方法，讓用戶在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的三維場(chǎng)景體驗(yàn)時(shí)，可以通過眼球運(yùn)動(dòng)進(jìn)行人機(jī)交互，方便易用，達(dá)到更佳的虛擬現(xiàn)實(shí)用戶體驗(yàn)。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1為頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中眼控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，如附圖1所示，所述頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和眼控裝置104，所述頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括殼體、置于殼體內(nèi)部的鏡杯和顯示裝置102，所述眼控裝置置于頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，包括紅外攝像頭、紅外反射裝置、紅外光源以及數(shù)據(jù)傳輸線，所述殼體是由前殼101、后殼103組成的密閉殼體。顯示裝置102安裝固定在前殼101中，由顯示屏、顯示屏支架和控制板組成，后殼103上固定著一對(duì)至少包括光學(xué)透鏡和透鏡支架的鏡杯，光學(xué)透鏡通過透鏡支架安裝固定在后殼上，眼控裝置104安裝在顯示裝置102與后殼103之間。

附圖2示出了眼控裝置104的具體結(jié)構(gòu)，所述眼控裝置104由兩個(gè)紅外攝像頭1042、一個(gè)紅外反射裝置1041、兩個(gè)紅外光源1043以及視頻傳輸線1040組成。其中：兩個(gè)紅外光源1043對(duì)稱安裝固定在一個(gè)鏡杯的外側(cè)靠近人眼的地方，，紅外光源也可以安裝固定在鏡杯內(nèi)側(cè)與顯示屏之間，優(yōu)選的與所述紅外攝像頭相鄰；兩個(gè)紅外攝像頭1042對(duì)稱地安裝固定在該鏡杯內(nèi)側(cè)與顯示屏之間；紅外反射 裝置1041為紅外反射膜，安裝在顯示裝置102的顯示屏上，也可以固定于鏡杯內(nèi)側(cè)的透鏡支架上。

為了讓紅外攝像頭1042拍攝到清晰的人眼圖像，選擇波長(zhǎng)為940nm的紅外光源1043提供紅外光，紅外攝像頭1042在鏡杯內(nèi)側(cè)，拍攝從紅外反射裝置1044反射過來的紅外圖像。

用戶在使用時(shí)，外部光線透過光學(xué)透鏡，照射到顯示屏前的紅外反射裝置上，對(duì)應(yīng)波段的紅外線被反射回來，并被面朝紅外反射裝置側(cè)的紅外攝像頭捕獲，紅外攝像頭捕獲到清晰的眼部圖像，然后通過數(shù)據(jù)傳輸線1040或者無線傳送到頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的計(jì)算單元做圖像分析處理。所述計(jì)算單元可以集成在鏡杯上，可以集成在控制板上，也可以是外接的其它計(jì)算單元。

所述紅外反射裝置為可以反射紅外光線的部件，包括紅外截止濾光片或紅外反射膜；所述紅外反射膜為可以反射紅外光線的薄膜，通過電鍍或是粘貼的方式固定在顯示屏上；所述紅外反射裝置與顯示屏之間呈一定夾角，所述夾角根據(jù)紅外攝像頭的安裝位置確定，度數(shù)在0°-40°之間。

當(dāng)所述紅外反射裝置、紅外攝像頭、紅外光源和數(shù)據(jù)傳輸線都安裝固定在透鏡支架上時(shí)，所述眼控裝置與光學(xué)透鏡一起組成鏡杯，所述鏡杯通過卡扣、螺旋或螺釘安裝固定在后殼上，可進(jìn)行拆卸和替換。

透鏡的內(nèi)表面和或外表面上可以增加增透膜，用于使紅外光線透過，降低透鏡紅外反射的干擾；所述由前后殼組成的密閉殼體內(nèi) 部殼體壁為亞光材料，降低紅外光線在殼體內(nèi)部的反射。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，本發(fā)明還提供了一種虹膜識(shí)別方法，用于所述頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，所述虹膜識(shí)別方法包括：

a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，對(duì)其眼部圖像進(jìn)行拍攝；

b.對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理，提取用戶的虹膜特征，進(jìn)行身份比對(duì)；

c.根據(jù)虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備；

d.若為首次使用，則進(jìn)行以下操作：

d-1.錄入用戶身份信息；

d-2.設(shè)備記錄用戶的虹膜特征；

d-3.將該用戶的虹膜特征與錄入的用戶身份信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

d-4.將關(guān)聯(lián)結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中；

d-5.用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中進(jìn)行其它具體操作；

e.若不是首次使用，用戶則可以直接進(jìn)行其它具體操作；

所述具體操作可以包括：用戶登錄、支付或眼球追蹤。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，本發(fā)明還提供了一種眼球追蹤方法，用于所述頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，所述眼球追蹤方法包括：

a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，對(duì)其的眼部圖像進(jìn)行拍攝；

b.對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理，提取用戶的虹膜特征，進(jìn)行身份比對(duì)；

c.根據(jù)虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備；

d.若為首次使用，則進(jìn)行以下操作：

d-1.錄入用戶身份信息；

d-2.設(shè)備記錄用戶的虹膜特征；

d-3.開始眼球追蹤校準(zhǔn)；

d-4.校準(zhǔn)結(jié)束后，得到眼球追蹤校準(zhǔn)文件，與虹膜特征及用戶身份信息關(guān)聯(lián)并進(jìn)行存儲(chǔ)；

d-5.存儲(chǔ)完成后，進(jìn)入步驟f；

e.若不是首次使用,設(shè)備根據(jù)用戶的虹膜特征，在數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)的用戶身份信息及眼球追蹤校準(zhǔn)文件；

f.對(duì)用戶眼部圖像進(jìn)行連續(xù)拍攝，計(jì)算眼球在各個(gè)圖像中的相對(duì)位置；

g.根據(jù)用戶眼球在圖像中的位置信息，尤其是瞳孔中心在圖像中的位置坐標(biāo)，以及該用戶的眼球追蹤校準(zhǔn)文件，計(jì)算出眼睛在顯示屏中注視點(diǎn)的位置信息；

h.根據(jù)注視點(diǎn)位置信息，用戶可以通過眼球活動(dòng)與頭戴式眼控虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的顯示屏進(jìn)行人機(jī)交互。

上述眼球追蹤方法可以和基于PC、一體機(jī)或手機(jī)的頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備相結(jié)合。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露 的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。