阅读说明：本技术 一种高清裸眼3d立体视频刺激下的双眼眼动采集系统 (Binocular eye movement acquisition system under stimulation of high-definition naked eye 3D (three-dimensional) video ) 是由 刘昱 孙景林 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高清裸眼3D视频刺激下的双眼眼动采集系统,包括3D视频成像模块(110)、双眼眼动采集模块(120)和电路控制模块(130),其中：所述3D视频成像模块(110)用于显示3D视频刺激,同时将测试者的视野限制在3D视频显示区域内,保证眼动数据的有效性；所述双眼眼动采集模块(120)用于高精度同步采集测试者在3D视频刺激下的眼动数据；所述电路控制模块(130)用于控制3D视频的播放系统及眼动数据存储与编码。本发明具有良好的观看舒适度,可高精度同步采集3D视频刺激下的双眼眼动数据,眼动信息更加丰富,在提供裸眼3D立体视频成像的同时,限制观看者的视野,保证眼动数据的有效性,价格低廉,可大规模应用与眼动追踪领域的相关研究。(The invention discloses a binocular eye movement acquisition system under high-definition naked eye 3D video stimulation, which comprises a 3D video imaging module (110), a binocular eye movement acquisition module (120) and a circuit control module (130), wherein: the 3D video imaging module (110) is used for displaying 3D video stimulation, and simultaneously limiting the visual field of a tester in a 3D video display area to ensure the validity of eye movement data; the binocular eye movement acquisition module (120) is used for synchronously acquiring eye movement data of a tester under 3D video stimulation at high precision; the circuit control module (130) is used for controlling a playing system of the 3D video and storing and encoding the eye movement data. The invention has good watching comfort, can synchronously acquire binocular eye movement data under the stimulation of a 3D video with high precision, has richer eye movement information, limits the visual field of a viewer while providing naked eye 3D video imaging, ensures the validity of the eye movement data, has low price and can be applied to the related research in the field of eye movement tracking in a large scale.)

一种高清裸眼3D立体视频刺激下的双眼眼动采集系统

技术领域

本发明涉及眼动仪器仪表技术领域，具体涉及一种裸眼高清3D视频刺激下的双眼眼动采集装置。

背景技术

眼动仪(Eye Tracker，ET)是眼动分析中常用的仪器，眼动仪通常使用显示器等成像设备向被测试者呈现特定的图像刺激，并采集被测试者在观察特定图像刺激下的眼动信息。然后，眼动仪采用多种指标对被测试者进行分析。可能的测试指标包括：注视，在刺激图像中各个内容的关注总时间；扫视，从一个图像内容到另一图像内容跳转时的间隔时间；注视时长，对感兴趣区域的连续注视时长；被测试者的感兴趣局部区域及被测试者对图像内容的扫描路径等。通过采集眼睛运动信息，并应用不同的算法分析和计算各类测试指标，眼动仪可以为不同的应用和研究提供分析报告。

目前，市场存在的眼动仪主要分为两种类型:桌面式眼动仪及头戴式眼动仪。桌面式眼动仪为非接触式，内置于或连接至显示器。而头戴式眼动仪是由内只有眼动仪的轻型帽子或眼镜，以及内置视频摄像机成。然而目前，除头戴式眼动仪在AR/VR领域有所研究之外，两种眼动仪均为2D视频刺激下的眼动追踪。研究表明，3D立体视频刺激下的眼动数据能提供更加丰富的眼动信息。而现有头戴式AR/VR显示装置，增加了人体头部的承重，且出瞳距离很小，从而使得眼镜容易疲劳，使用后将造成头晕和目眩等问题。此外，现有眼动仪均未将被测者的视线集中在测试区域内，导致无效、冗余的双眼眼动数据的采集。

近年来，3D立体显示的播放机与电视机等家电产品引起了全球各大领域和厂商的关注及投入，而现有的3D立体显示播放设备立体效果欠佳，均无法成为市场主流。我们之所以能感受到立体视觉，是因为人类的双眼感知到的外界图像存在视差，大脑会解读双眼的视差并藉以判断物体远近与产生立体视觉，因此3D立体显示的基础，就是要以人工方式来重现视差。一般做法是，将2台相机并列模拟双眼，同时拍下2张有着些微差异的相片，让左右两眼分别看到不同的影像，从而模拟出立体视觉。基于此，多种3D立体显示技术应用而生，其主流为佩戴立体眼镜实现立体成像的效果。为了摒弃眼镜的佩戴裸眼来观看3D视频为研究主题，观察者观看设备可以明确分隔左右眼的视线，不需要让观看者自己凭感觉去调整视线来捕捉立体感，因此大多数人都能适应，透过左右两组屏幕让左右眼观看不同画面产生视差以呈现立体画面。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提出一种高清裸眼3D视频刺激下的双眼眼动采集装置，设计出一个其结构具有设计合理、画质高清、限制视野等优点的双眼眼动采集装置。

本发明的一种高清裸眼3D视频刺激下的双眼眼动采集系统，该系统包括3D视频成像模块110、双眼眼动采集模块120和电路控制模块130，其中：

所述3D视频成像模块110用于显示3D视频刺激，同时将测试者的视野限制在3D视频显示区域内，保证眼动数据的有效性；

所述双眼眼动采集模块120用于高精度同步采集测试者在3D视频刺激下的眼动数据；

所述电路控制模块130用于控制3D视频的播放系统及眼动数据存储与编码。

所述3D视频成像模块110进一步包括非透明外壳111和左、右视频播放系统；所述非透明外壳111中部设有挡板116，用于连接对称、平行放置的左、右视频播放系统；所述左、右视频播放系统对称地设有相同的显示屏112、单向透镜113、透镜114及音频装置115的独立且平行的两个腔体结构。

所述透镜114和显示屏112满足关系式：L₁/W₁＝L₂/W₂，其中L₁为所述透镜114的长，W₁为所述透镜114的宽，L₂为所述显示屏112的长，为所述显示屏112的宽为W₂。

所述透镜114的光轴与单向透镜113的夹角为45°。

所述透镜114光轴与显示屏交点垂直，所述透镜114和显示屏112的距离为

θ₁为所述透镜114入场光面角。

所述双眼眼动采集模块120进一步包括左、右眼摄像头121、多路同步采集编码装置122及光源123，两个相同的摄像头121平行于所述透镜114，置于所述外壳111的后侧，用于采集观察者眼部运动图像，所述多路同步采集编码装置122位于所述摄像头121后侧，用于实现同步编码左、右两摄像头采集到的视频图像；两个相同光源123置于所述透镜114上方，用于为眼动采集提供光源。

所述电路控制模块130置于所述非透明外壳111后侧。

所述电路控制模块130进一步包括视频编解码模块131、图像转换模块132、存储模块133、无线连接模块134，它们是各自独立的芯片焊接到一块电路板上。

本发明采用上述技术方案，其有益效果在于：

(1)可提供高清裸眼3D立体视频成像，严格设计参数，具有良好的观看舒适度；

(2)可高精度同步采集3D视频刺激下的双眼眼动数据，眼动信息更加丰富；

(3)在提供裸眼3D立体视频成像的同时，限制观看者的视野，保证眼动数据的有效性；

(4)所需设备结构简易，价格低廉，可大规模应用与眼动追踪领域的相关研究。

附图说明

图1至2为本发明的一种高清裸眼3D立体视频刺激下的双眼眼动采集系统整体结构框图，

图3为本发明的一种高清裸眼3D立体视频刺激下的双眼眼动采集系统的光路图。

附图标记：

100、双眼眼动采集系统，110、3D视频成像模块，120、双眼眼动采集模块，130、电路控制模块，111、非透明外壳，112、显示屏，113、单向透镜，114、透镜，115、音频装置，116、挡板，121、左、右眼摄像头，122、多路同步采集编码装置，123、光源，131、视频编解码模块，132、图像转换模块，133、存储模块，134、无线连接模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。

如图1、图2所示，为本发明的一种高清裸眼3D视频刺激下的双眼眼动采集系统整体结构示意图。双眼眼动采集系统100包括3D视频成像模块110、双眼眼动采集模块120、电路控制模块130。

所述3D视频成像模块110用于显示3D视频刺激，同时将测试者的视野限制在3D视频显示区域内，保证眼动数据的有效性。

所述双眼眼动采集模块120用于高精度同步采集测试者在3D视频刺激下的眼动数据。

所述电路控制模块130用于控制3D视频的播放系统及眼动数据存储与编码。

所述3D视频成像模块110包括：非透明外壳111和左、右视频播放系统。所述非透明外壳111中部设有挡板116，用于连接对称、平行放置的左、右视频播放系统；所述左、右视频播放系统对称地设有相同的显示屏112、单向透镜113、透镜114及音频装置115的独立且平行的两个腔体，便于裸眼观看，同时限制观看视野，设计合理；所述透镜114入场光面角为θ₁为18°到20°，所述透镜114的出光面视场角θ₂为48°到50°，使得观看视场角大，长出瞳距离，观看时头部可以左右偏移，其偏移范围内像差在人眼容忍度内，使得观看时头部可上下左右移动观看；

所述透镜114的长为L₁，宽为W₁。所述显示屏112的长为L₂，宽为W₂。所述透镜114和显示屏112满足下列关系式：L₁/W₁＝L₂/W₂。所述透镜114的光轴与单向透镜113的夹角为45°，所述透镜114和显示屏112的距离为

所述透镜114至单向透镜113光轴交点的距离为L₃，所述单向透镜113光轴交点至显示屏112中点的距离为L₄，且满足下列关系式：0.35<L₃/L₄<1.5，首选L₃/L₄＝0.5，使得装置体积小。

优选地，所述透镜114光轴与显示屏交点垂直。

优选地，所述显示屏112为5-6寸液晶屏幕。

优选地，所述显示屏112分辨率大于1280*720，首选1920*1080，3840*2160，使得观看到的图像分辨率高，画质清晰。

所述电路控制模块130包括视频编解码模块131、图像转换模块132、存储模块133、无线连接模块134，它们可以是各自独立的芯片焊接到一块电路板上。所述电路控制模块130置于所述非透明外壳111后侧。

如图3所示，为本发明的一种高清裸眼3D立体视频刺激下的双眼眼动采集系统的光路图。

所述双眼眼动采集模块120包括：左、右眼摄像头121、多路同步采集编码装置122及光源123，两个相同的摄像头121平行于所述透镜114，置于所述外壳111的后侧，用于采集观察者眼部运动图像，所述多路同步采集编码装置122位于所述摄像头121后侧，用于实现同步编码左、右两摄像头采集到的视频图像；两个相同光源123置于所述透镜114上方，用于为眼动采集提供光源。

优选地，所述光源123为红外灯光源。

优选地，所述摄像头121为高分辨率红外摄像头，用于同步采集左、右眼高分辨率眼动数据。