[发明专利]跟踪头部和眼睛的运动的装置和方法

说明书

公开了一种跟踪头部和眼睛运动的装置和方法。在一个示例中，一种装置包括成像传感器、空间方位传感器和计算设备，该计算设备包括处理器和与处理器通信耦合的存储器。成像传感器被配置为当用户凝视注视点并且绕第一轴和绕与第一轴正交的第二轴旋转用户的头部时捕获和记录用户的眼睛的图像。空间方位传感器耦合到成像传感器，使得成像传感器相对于空间方位传感器具有固定位置和固定方位，并且被配置为在用户头部的旋转期间产生输出，其中每个输出对应于眼睛的一个图像。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2016/065141，中国申请号为201680089480.0，国际申请日为2016年12月6日，发明名称为“用于跟踪头部和眼睛的运动和姿势的系统和方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本教导总体地涉及人机交互技术。更具体地，本教导涉及用于跟踪人头和眼睛的运动的装置和方法。

背景技术

人与计算机交互(HCI)，或者更一般地，人机交互，专注于计算机技术的设计和使用以及用户和计算机之间的接口。HCI依赖于对人类输入行为的灵敏、直观和准确的测量。鼠标、键盘和触摸屏是传统的输入设备，其需要用户的手动控制。某些输入设备(如Microsoft Kinect和Leap Motion Controller)能够在没有任何物理接触的情况下跟踪用户的身体和/或手势。

虚拟现实(VR)的最新进展将诸如Oculus Rift和HTC Vive的护目镜带入消费者市场。VR护目镜可以为用户创建身临其境的三维(3D)体验。用户可以通过转动头部环顾虚拟世界，就像在现实世界中环顾四周一样。

增强现实(AR)是另一个快速发展的领域。AR和VR之间的一个主要区别是AR在真实场景中实时操作，而不是仅在VR中计算机创建或记录的场景。在VR和AR两者中，系统知道用户正在查看的位置以及用户想要对预期目标采取的操作将非常有用。有效可靠的头部和眼睛跟踪将在这种情况下实现广泛的应用。

如今，自动驾驶车辆也处于前沿阶段。存在这样的情形，由于更新的道路/交通状况或驾驶模式变化等原因，处于其自主模式的汽车可能需要驾驶员的注意力。因此，持续地监视驾驶员正在观察哪里是重要的。

机器学习和人工智能(AI)可以在学习、建模和预测的循环中工作。快速直观地跟踪和确认用户的关注点以用于数据采集和确认的方式可以在此循环中发挥重要作用。

现有的头部和眼睛跟踪系统包括非常复杂的结构，其导致高成本，并且需要用户在校准和操作期间执行许多动作。

因此，需要没有上述缺点的头部和眼睛的运动的跟踪装置以及用于校准和操作的一组工作流程。

发明内容

本教导总体地涉及人机交互技术。更具体地，本教导涉及用于跟踪人头和眼睛的运动的装置和方法。

在一个示例中，公开了一种被配置为跟踪头部运动的装置。该装置包括空间方位传感器和计算设备，该计算设备包括处理器和与处理器通信耦合的存储器。空间方位传感器被配置为在用户的头部绕第一轴的第一旋转期间产生第一输出，并且在用户的头部绕第二轴的第二旋转期间产生第二输出，第二轴与第一轴正交的。处理器被配置用于基于第一输出和第二输出确定头部和空间方位传感器之间的方位关系。

根据实施例，计算设备包括被配置为基于用户的输入确定计算设备的工作模式的工作模式协调器，其中工作模式是以下中的至少一个：头部校准、头部跟踪和姿势确定。

根据实施例，计算设备包括头部校准器，该头部校准器被配置为：获取空间方位传感器的第一输出；基于第一输出计算与第一轴对准的第一旋转向量；获取空间方位传感器的第二输出；基于第二输出计算与第二轴对准的第二旋转向量；基于第一旋转向量和第二旋转向量计算表示头部和空间方位传感器之间的方位关系的一个或多个参数。