[实用新型]一种结合视觉疲劳检测的裸眼立体显示装置

说明书

本实用新型涉及一种结合视觉疲劳检测的裸眼立体显示装置。本装置主要由红外双目摄像机、人眼图像分析单元、人眼空间位置反馈单元、人眼视区调整单元、左右视图显示调整单元、人眼疲劳检测单元和视频输出单元组成。采用人眼眼球跟踪技术实时定位人眼的空间坐标，采用可编程逻辑阵列技术实时跟踪眼睛位置移动与对应液晶光栅图像子像素进行重新排布，以改变最佳视点区域，有效地减小人眼观看过程中的图像串扰，提高用户观视体验；同时，通过上述技术实时检测、度量和评价用户在观视过程中的眼部疲劳状态，判定其不良生理反应程度，以提示用户及时采取措施预防或缓解视觉疲劳。

技术领域

本实用新型属于眼球跟踪式裸眼立体显示技术领域，具体涉及一种结合视觉疲劳检测的裸眼立体显示装置。

背景技术

自由立体显示技术的最大特点是用户无需佩戴任何助视设备即可感知到三维图像，但自由立体显示装置在制备完成后只能在空间中形成有限的最佳视点，用户需要在屏幕前移动位置以寻找合适的视角进行观看。在寻找视角的过程中，由于视区的变换，双眼会看到串扰的立体图像，从而影响用户的立体观视体验。

跟踪式自由立体显示技术属于自由立体显示技术的一种，它在确定用户位于三维显示设备前的具体位置时，采用头部跟踪技术或者眼部跟踪技术，然后根据获取到的信息得到用户眼睛的位置，并相应地调整左右眼图像的像素点位置及视差值，最终左右眼图像经过屏幕上的光线引导装置，例如透镜、狭缝光栅等，分别射入用户的左眼或右眼中。跟踪式立体显示技术主要研究方向集中在改善系统延时，缓解人眼疲劳。系统延时是影响跟踪式立体显示效果的重要因素之一，其主要表现为观察者头部移动和图像完成调整之间的时间差。

跟踪式自由立体显示技术采用了双目视差立体显示机理。由于双目视差立体显示的机理与人眼的辐辏调节机制存在冲突，长时间观看会引起头晕、眼疲劳等立体视觉疲劳症状。立体视觉疲劳对用户更会造成生理不适，尤其对于视觉机制不完善的老人和儿童，长时间在视觉疲劳的情况下观看三维显示严重影响了用户体验，制约了三维显示技术的发展和其相关产品的应用普及。因此，实时检测用户眼部疲劳状态并予以提醒是十分必要的。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结合视觉疲劳检测的裸眼立体显示装置，采用人眼眼球跟踪技术实时定位人眼的空间坐标，采用FPGA技术实时跟踪眼睛位置移动与对应液晶光栅图像子像素进行重新排布，以改变最佳视点区域，有效地减小人眼观看过程中的图像串扰，提高用户观视体验；同时，实时检测、度量和评价用户在观视过程中眼部疲劳的状态，判定其不良生理反应程度，以提示用户及时采取措施预防或缓解视觉疲劳。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种结合视觉疲劳检测的裸眼立体显示装置，包括红外双目摄像机、人眼图像分析单元、人眼空间位置反馈单元、人眼视区调整单元、左右视图显示调整单元、人眼疲劳检测单元和视频输出单元；

所述红外双目摄像机：作为采集用户头部的左右两路视频图像的硬件，经过图像采集卡将图像传送至人眼图像分析单元；

所述人眼图像分析单元：从头部的左右图像中估计出人眼的特征信息，通过图像处理的方式计算估计出人眼的特征参数；人眼图像分析单元的输出结果一路作为人眼空间位置反馈单元的输入；另一路作为人眼疲劳检测单元输入，检测用户在观看显示器过程中眼部疲劳状态；所述人眼图像分析单元中的人眼特征参数的提取主要包含人脸检测、眼部粗定位和眼部精确定位；具体涉及瞳孔中心坐标计算和视觉疲劳眼部特征瞳孔水平直径r_h、瞳孔垂直直径r_v、眨眼次数m、眨眼持续时间的平均值t、眼跳次数n。

所述人眼空间位置反馈单元：将人眼图像分析单元输出的人眼瞳孔中心坐标值作为红外双目摄像机的匹配点，计算出人眼相对于显示器的空间位置，并将人眼的三维坐标参数传送给人眼视区调整单元；