[发明专利]利用GPU的眼动跟踪

说明书

技术领域

在此公开的本发明一般地涉及利用计算机系统的眼动跟踪(凝视点或凝视角的确定)。具体地，本发明提供用于确定观看构成便携式或者固定个人计算机系统或者手机等具有成像和计算能力的通信设备的一部分的可视显示器的眼睛的凝视点的数据输入、数据输出以及数据处理的有效实现方式。

背景技术

监视或者跟踪眼动以及确定人的凝视点可用于多种不同的环境中。在分析人的行为和意识时，眼动跟踪数据可作为重要的信息源。眼动跟踪数据可用于评估人正看着的物体以及评估相应的人。凝视点检测的多种用途包括：关于软件和不同类型界面的可用性的研究；对网页、广告宣传、广告的评估；提供用于在模拟环境中训练飞行员和培训安全攸关角色的监视人员的手段；以及对心理学、行为科学和人类感知的研究。最近几年来吸引了越来越多兴趣的领域是对广告宣传以及其他销售渠道的评估。

眼动跟踪技术还可用于交互：用户通过仅看着计算机就可控制它。眼控可作为唯一的交互技术或者可与键盘、鼠标、物理按钮和声音结合。眼控用于残疾人士的通信设备以及各种产业和医疗应用中。

虽然眼动跟踪系统在越来越多的应用范围中使用，但它们还未足够灵活到属于新型膝上型计算机和台式计算机的标准设备，不过网络照相机却属于上述计算机的标准设备。具有几百万像素的分辨率的多数标准型网络照相机可为眼动跟踪用途提供足够的光学质量。若需要，在显示屏的周围或后面提供可作为可分离单元的辅助发光装置是容易的(参照申请人的共同待审的欧洲专利申请EP 09 157104和EP 09 157106，上述专利通过引用整体地纳入于此)。然而，眼动跟踪的计算复杂度可能足以阻止计算机厂商引入此类功能，因为一些眼动跟踪实现方式在个人计算机上实时运行时，占据输入/输出容量、存储器资源和中央处理单元(CPU)的数据处理能力的很大一部分。这种占据不利于计算机的其他功能，它会使其他程序的执行显著地变慢以及增加它们的等待时间。因此，需要眼动跟踪的改进的计算机实现方式。

发明内容

本发明的目的是提供对看着可视显示器的眼睛的视线跟踪的改进的、更有效的计算机实现方式。本发明的另一个目的是提供与现有实现方式相比与同一计算机上执行的同时进程干扰更小的工具。

本发明更进一步的目的是提供视线跟踪系统，在该系统中传输、存储和处理资源被有效使用。

本发明的又一个目的是提供可集成到个人计算机系统(例如，台式计算机或膝上型计算机、笔记本计算机、上网本计算机、智能电话、个人数字助理、手机照相机以及具有图形卡或专用图形处理装备的其他设备)中而不干扰计算机上执行的其他任务的视线跟踪系统。更进一步的目的是提供适合实时运算的视线跟踪系统。

通过如独立权利要求中所陈述的方法、计算机可读介质、视线跟踪系统以及个人计算机系统可实现这些目的中的至少一个目的。从属权利要求定义本发明的实施例。

本申请的上下文中，‘几何形状’(例如，角巩膜反射的几何形状)这一术语所指的是尺寸、位置和形状，因此所指的是屏幕图案在反射时经历的整体几何变化。CPU是默认的数据处理资源，且通用串行总线(USB)是成像设备的默认接口。图形卡(又称为视频卡、视频适配器、视频板、视频控制器、显示适配器和图形加速器)是生成向计算机显示器发送的视频信号的集成电路。这种卡通常置于计算机母板上或者是独立的电路板，但是有时会构建到计算机显示单元中。它包括数模转换模块，以及存储显示数据的存储器芯片。图形卡以多种商标制造并销售，如FireGL^TM、FirePro^TM、Flipper^TM、GeForce^TM、Hollywood^TM、Mobility FireGL^TM、Nvidia^TM、Quadro^TM、Radeon^TM、Rage^TM、Reality Synthesizer^TM、Tesla^TM、Xenos^TM以及XGPU^TM等。

本发明的第一个方面中，提供确定看着可视显示器的眼睛的凝视点的方法，该可视显示器可由显示信号控制。该方法包括：

·利用图形卡生成显示信号以便可视显示器产生屏幕图案；

·接收对包括屏幕图案的角巩膜反射的眼睛的图像进行编码的信号；以及

·部分地基于所述屏幕图案的角巩膜反射的几何形状确定眼睛的凝视点。