恭喜温州医科大学附属眼视光医院李小曼获国家专利权
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龙图腾网恭喜温州医科大学附属眼视光医院申请的专利基于眼动追踪原理的定位扩视野方法及智能眼镜获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115580692B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211162424.9,技术领域涉及:H04N5/262;该发明授权基于眼动追踪原理的定位扩视野方法及智能眼镜是由李小曼;杜知柯;陈洁;林娜;闵男设计研发完成,并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于眼动追踪原理的定位扩视野方法及智能眼镜在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于眼动追踪原理的定位扩视野方法及智能眼镜,该智能眼镜包括佩戴于头部的眼镜主体以及集成设置于眼镜主体中的智能助视系统,智能助视系统包括环境画面捕捉模块、成像模块、眼动追踪模块、数据处理模块、人机交互模块和供电模块,其中,环境画面捕捉模块包括用于捕捉环境画面的广角摄像头;成像模块包括图形处理器和波导显示屏,波导显示屏用于显示环境画面;眼动追踪模块通过眼动追踪技术实现视线的捕捉,通过广角摄像头捕捉眼前的环境画面,根据佩戴者的视野范围进行对应程度的压缩并显示在患者眼前,通过眼动追踪技术选择特定区域并进行放大,以便佩戴者精准地观察画面中各部位细节。
本发明授权基于眼动追踪原理的定位扩视野方法及智能眼镜在权利要求书中公布了:1.一种基于眼动追踪原理的定位扩视野方法,采用智能助视眼镜,所述智能助视眼镜包括佩戴于头部的眼镜主体(1)以及集成设置于眼镜主体(1)中的智能助视系统,所述智能助视系统包括环境画面捕捉模块、成像模块、眼动追踪模块、数据处理模块、人机交互模块和供电模块,所述眼镜主体(1)包括佩戴机构(10)和位于眼睛前方的主机身(11),主机身(11)包括一体化设置的左眼部(110)和右眼部(111),环境画面捕捉模块:包括至少一个广角摄像头(2),广角摄像头(2)固定设置于主机身(11)或佩戴机构(10)上,所述广角摄像头(2)朝向主机身(11)正前方,与佩戴眼镜主体(1)时眼球正视方向一致;成像模块:包括图形处理器和波导显示屏(3),所述波导显示屏(3)设于主机身(11)内部,主机身(11)朝向眼球的一侧开设有供视线穿过以观察波导显示屏(3)画面的观察窗(12);眼动追踪模块:包括一个内窥摄像头(4)和若干个LED近红外光源(5),所述内窥摄像头(4)设于主机身(11)中,且内窥摄像头(4)的拍摄光路经观察窗(12)以拍摄眼球瞳孔,LED近红外光源(5)也设于主机身(11)中,LED近红外光源(5)经观察窗(12)照射眼球以供所述内窥摄像头(4)拍摄瞳孔灰度图像;内窥摄像头(4)采用医用级内窥镜摄像头,内窥摄像头(4)外周等角度分布有六个LED近红外光源(5),所述LED近红外光源(5)采用波长为750nm的近红外光;数据处理模块:为内置于眼镜主体(1)中的控制电路板,控制电路板上集成有中央处理器,所述图形处理器也集成于控制电路板上,广角摄像头(2)、波导显示屏(3)、内窥摄像头(4)和LED近红外光源(5)均与所述控制电路板电路连接;人机交互模块:包括用于向所述控制电路板输入控制信号的控制终端,所述控制终端为遥控器或语音控制器;供电模块:采用可充电电池,集成设置于眼镜主体(1)中并与控制电路板电连接以实现对各模块的供电;其特征在于:采用如上智能助视系统进行注视区域定位放大,包括如下步骤:1)佩戴所述眼镜主体(1),使主机身(11)固定在双眼前方,使观察窗(12)正对佩戴者瞳孔,使波导显示屏(3)位于佩戴者观察视角正前方;2)为建立眼动追踪定位功能进行预备工作:2.0)学习:通过卷积神经网络算法预先学习大量眼睛图片,所述的眼睛图片从公开的一些数据集中获取,公开的数据包括SWIRSKI公开的人眼瞳孔轮廓图片;2.1)校准:仅在首次使用时进行,在波导显示屏(3)上显示九个固定位置的校准标记,每个校准标记由三个黑色同心圆组成,九个校准标记会在屏幕上随机闪烁;在校准过程中,每个校准标记在屏幕上持续两秒,用户需一直盯着标记,直至其消失;同时内窥摄像头(4)拍摄校准过程中的眼睛图像,获取眼动相关参数,包括光轴与视轴之间的角度、瞳孔到眼球中心的距离k、角膜曲率、角膜直径、眼轴长度;3)获取实时观察画面:通过广角摄像头(2)拍摄实时环境画面,根据佩戴者的视野缩窄情况,对所拍摄的实时环境画面进行压缩并显示在所述波导显示屏(3)中;对所拍摄的实时环境画面进行分等级压缩,具体为:1级:压缩至10度视野范围内;2级:压缩至15度视野范围内;3级:压缩至20度视野范围内;4)通过眼动追踪选择放大区域4.0)获取眼球灰度图像:通过内窥摄像头(4)实时拍摄佩戴者眼球获得灰度图像,获取眼动相关参数,包括光轴与视轴之间的角度、瞳孔到眼球中心的距离k、角膜曲率、角膜直径、眼轴长度;4.1)瞳孔中心计算:步骤3)中实时获取的灰度图像通过卷积神经网络计算方法获得瞳孔轮廓和瞳孔中心,并去除眨眼情况导致的错误位置;4.2)眼球中心计算:通过校准时所获得的眼动相关参数以及对灰度图像的卷积神经网络计算,模拟计算出眼球形状,从而获得眼球中心;4.3)获得视线注视位置:根据眼睛与波导显示屏(3)之间的几何位置建立三维视线估计模型,通过所建三维视线估计模型实现人眼与波导显示屏(3)上人眼凝视位置之间的几何映射,所述三维视线估计模型的建立包含光轴的获得和视线的获得,其中,a)光轴获得:瞳孔中心和眼球中心连线即为眼球光轴线;b)视线获得:通过kappa角矫正,光轴加kappa角即为视轴方向,使用前先检测kappa角并输入至数据处理模块,自动计算获得视轴方向,视轴与波导显示屏(3)所显示画面的交点即为人眼凝视位置;4.4)在波导显示屏(3)中,以佩戴者的视轴为中心形成区域性的选区标识,选区标识随佩戴者的视轴同步移动,选区标识实时反映人眼凝视位置;5)确定选区标识为放大区域5.0)通过手动遥控或语音控制的方式输入放大信号,控制电路板接收到放大信号后,使此时位于选区标识内的画面被锁定;选区标识内的画面被锁定后,通过手动遥控或语音控制可进行放大倍率的选择,设计为2-6倍的放大倍率选择;5.1)选区标识内的画面被放大;6)通过手动遥控或语音控制的方式输入结束放大信号,控制电路板接收到结束放大信号后,被放大的画面区域消失,选区标识内的画面解除锁定,选区标识继续随视轴同步移动,此时可以重新选区。
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