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CN103784112B - 传感眼动的方法、柔性接触体、外置传感线圈及系统 - Google Patents

传感眼动的方法、柔性接触体、外置传感线圈及系统 Download PDF

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CN103784112B CN201310492430.5A CN201310492430A CN103784112B CN 103784112 B CN103784112 B CN 103784112B CN 201310492430 A CN201310492430 A CN 201310492430A CN 103784112 B CN103784112 B CN 103784112B
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Abstract

本发明揭示了一种传感眼动的方法、柔性接触体、外置传感线圈及系统，该方法可包括：通过眼动引起的植入柔性接触体中的永磁体的随动信号，感应眼动；所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边；利用外设处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联；对电动势进行转换，还原眼动信号。本发明可通过分布在眼眶周围的传感线圈检测由于眼动导致柔性接触体从动而产生电动势，分析该电动势，即可据此客观分析由知觉任务引发的眼动。

Description

传感眼动的方法、柔性接触体、外置传感线圈及系统
技术领域
本发明涉及到眼动检测技术领域，特别是涉及到一种传感眼动的方法、柔性接触体、外置传感线圈及系统。
背景技术
现有技术中，常用的眼动检测方式可包括成像探测法和线圈探测法。成像探测法使用高速摄像机拍摄瞳孔图像分析眼动，此方式误差较大。线圈探测法中可利用双感应现象，放置两组直角的线圈，一组为通高频电流的激励线圈，另一组为检测线圈，由于二者正交，检测线圈中的感应电势为零。设置一首尾相接的感应线圈，附着于眼球上，如果出现眼动则感应线圈中将感应出高频电流，该感应电流产生的高频磁场又会感应至检测线圈，如此实现眼动检测；但此种二次感应现象较为微弱，测量精度较低且抗干扰能力也较差。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种传感眼动的方法，提升了眼动检测准确性及稳定性。
本发明提出一种传感眼动的方法，包括：
通过眼动引起的植入柔性接触体中的永磁体的随动信号，感应眼动；所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边；
利用外设处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联；
对电动势进行转换，还原眼动信号。
优选地，所述感应磁场的磁场方向与角膜平面一致；所述线圈平面与所述磁场方向垂直。
优选地，所述转换包括通过三角函数对所述电动势进行转换运算，再进行补偿。
优选地，所述方法还包括：
将所述还原的眼动信号保存并上传至数据服务器。
本发明还提出一种柔性接触体，与外置传感线圈配合传感眼动，所述柔性接触体与眼睛接触并植入有永磁体，所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边，形成通过眼动使得永磁体产生随动信号的感应磁场。
优选地，所述感应磁场的磁场方向与角膜平面一致。
本发明还提出一种外置传感线圈，与柔性接触体配合传感眼动，所述外置传感线圈包括处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联。
优选地，所述线圈平面与所述磁场方向垂直。
本发明还提出一种传感眼动的系统，包括：
感应磁场，通过眼动引起的植入柔性接触体中的永磁体的随动信号，感应眼动；所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边；
传感线圈，利用外设处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联；
转换还原设备，对电动势进行转换，还原眼动信号。
优选地，所述感应磁场的磁场方向与角膜平面一致；所述线圈平面与所述角膜平面垂直。
优选地，所述转换包括通过三角函数对所述电动势进行转换运算，再进行补偿。
优选地，所述系统还包括：
存储上传设备，将所述还原的眼动信号保存并上传至数据服务器。
本发明可通过分布在眼眶周围的传感线圈检测由于眼动导致柔性接触体从动而产生电动势，分析该电动势，即可据此客观分析由知觉任务引发的微眼跳、瞬眼和/或眼震等动作，由此还可以分析出一些诸如大脑的行为模式、由于缺陷或训练引起的外显的改变等重要信息。
附图说明
图1是本发明传感眼动的方法一实施例中的步骤流程示意图；
图2是本发明传感眼动的方法另一实施例中的步骤流程示意图；
图3是本发明一实施例中柔性接触体与外置传感线圈的组合示意图；
图4是本发明传感眼动的系统一实施例中的功能模块示意图；
图5是本发明传感眼动的系统另一实施例中的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，提出本发明一种传感眼动的方法一实施例。上述传感眼动的方法可包括：
步骤S10、通过眼动引起的植入柔性接触体中的永磁体的随动信号，感应眼动；所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边；
步骤S11、利用外设处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联；
步骤S12、对电动势进行转换，还原眼动信号。
上述传感眼动的方法，可通过在柔性接触体中植入环形的磁性较强的永磁体，构成感应磁场。该永磁体磁性越强，信号越容易取得，具体可根据需要而定。该永磁体分布在柔性接触体中对应瞳孔区域的周边，不会防碍受试者的视线。本实施例中，该柔性接触体可为隐形眼镜等眼睛接触设备。该环形永磁体可构成感应磁场，其产生的磁场方向可与角膜的平面一致。在该柔性接触体接触到眼睛后，当有眼动产生时，将使得该永磁体(感应磁场)产生随动。
再利用传感线圈监测上述感应磁场，根据该感应磁场随动所感生的电动势，捕捉眼动产生时该感应磁场产生的随动。本实施例中，该传感线圈可设置于佩戴的眼镜框架或其它固定在眼眶周围的支撑物上，该传感线圈可包括至少四个在同一平面的线圈，四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，中心线分别延长即可构成一个十字架，四个线圈分别位于十字架的四个方向。且，该位于同一坐标轴上的两个线圈的绕向相反，互相串联，既可有利于消除外界的电磁干扰，又能感应两个线圈的中间部分的永磁体随动产生的电动势。上述感应磁场的磁场方向可与角膜平面一致；上述线圈平面可与该磁场方向垂直。
上述互相垂直构成十字架的两组线圈(每组线圈由两个方向一致但绕向相反的线圈串联)所感应的电动势通过三角函数转换，加上适当的补偿，就可以还原出眼动的信号。上述电动势可包括：强度和方向等信息；上述眼动信号可包括：速度和方向等信息。
上述感应的电动势的强度的比例和方向，通过矢量求和，可以计算出眼动的方向和速度。关于眼动的方向和速度：比如X轴线圈的强度是+1.5，Y轴的强度是－1.5，则眼动的角度为：a＝arctan(1.5/1.5)＝315(－45度就是360-45度即315度)，在第4象限；速度为:S＝两轴强度的平方和再开方，即X轴的符号决定了向Y轴的两边运动，即当X周数据为正的时候，运动方向为沿着X轴箭头方向，反之则运动方向为背离X轴箭头方向；同理，Y轴的值为正，则表明眼球由下向上运动，反之则反；所以，计算角度可以简化，就是取两个值的反正切函数即可；依据两个值的符号可以判断运动的方向，求平方和再开方就表达速度了。
参照图2，在本发明的另一实施例中，上述传感眼动的方法还可包括：
步骤S13、将上述还原的眼动信号保存并上传至数据服务器。
上述眼动信号的保存及传输可由微控制器、存储器及通讯设备等设备实现。该传输技术可包括有线传输和无线传输，也包括近距离传输及远距离传输等。从而可实现存储和上传跟知觉任务密切相关的眼动信号，上述眼动信号可包括微眼跳、眼震和/或瞬眼等的详细信息。
上述传感眼动的方法，通过让被检测的对象佩戴具有特殊磁场分布的柔性接触体，完成特定的知觉任务，比如需要注意力、记忆、感知觉参与的任务，通过分布在眼眶周围的传感线圈检测由于眼动导致柔性接触体从动而产生电动势，分析该电动势，即可据此客观分析由上述知觉任务引发的微眼跳、瞬眼和/或眼震等动作，由此还可以分析出一些诸如大脑的行为模式、由于缺陷或训练引起的外显的改变等重要信息。
参照图3，提出本发明一种柔性接触体的一实施例。该柔性接触体10可与外置传感线圈配合传感眼动，该柔性接触体10与眼睛接触并植入有永磁体11，该永磁体11分布于柔性接触体10对应瞳孔区域的周边，形成通过眼动使得永磁体11产生随动信号的感应磁场。
本实施例中，可通过在柔性接触体10中植入环形的磁性较强的永磁体11，构成感应磁场。该永磁体11磁性越强，信号越容易取得，具体可根据需要而定。该永磁体11分布在柔性接触体10中对应瞳孔区域的周边，不会防碍受试者的视线。本实施例中，该柔性接触体10可为隐形眼镜等眼睛接触设备。该环形永磁体11可构成感应磁场，其产生的磁场方向可与角膜的平面一致。在该柔性接触体10接触到眼睛后，当有眼动产生时，将使得该永磁体(感应磁场)产生随动。
再利用传感线圈监测上述感应磁场，根据该感应磁场随动所感生的电动势，捕捉眼动产生时该感应磁场产生的随动。本实施例中，该传感线圈可设置于佩戴的眼镜框架或其它固定在眼眶周围的支撑物上，该传感线圈可包括至少四个在同一平面的线圈21，四个线圈21的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，中心线分别延长即可构成一个十字架，四个线圈21分别位于十字架的四个方向。且，该位于同一坐标轴上的两个线圈21的绕向相反，互相串联，既可有利于消除外界的电磁干扰，又能感应两个线圈21的中间部分的永磁体11随动产生的电动势。上述感应磁场的磁场方向可与角膜平面一致；上述线圈21平面可与该磁场方向垂直。
上述互相垂直构成十字架的两组线圈21(每组线圈21由两个方向一致但绕向相反的线圈21串联)所感应的电动势通过三角函数转换，加上适当的补偿，就可以还原出眼动的信号。上述电动势可包括：强度和方向等信息；上述眼动信号可包括：速度和方向等信息。
上述感应的电动势的强度的比例和方向，通过矢量求和，可以计算出眼动的方向和速度。关于眼动的方向和速度：比如X轴线圈21的强度是+1.5，Y轴的强度是－1.5，则眼动的角度为：a＝arctan(1.5/1.5)＝315(－45度就是360-45度即315度)，在第4象限；速度为:S＝两轴强度的平方和再开方，即X轴的符号决定了向Y轴的两边运动，即当X周数据为正的时候，运动方向为沿着X轴箭头方向，反之则运动方向为背离X轴箭头方向；同理，Y轴的值为正，则表明眼球由下向上运动，反之则反；所以，计算角度可以简化，就是取两个值的反正切函数即可；依据两个值的符号可以判断运动的方向，求平方和再开方就表达速度了。
参照图3，提出本发明一种外置传感线圈的一实施例。该外置传感线圈可与柔性接触体10配合传感眼动，该外置传感线圈包括处于同一平面的至少四个线圈21，根据线圈21内电动势监测永磁体11的随动；该四个线圈21的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈21绕向相反且互相串联。
本实施例中，可通过在柔性接触体10中植入环形的磁性较强的永磁体11，构成感应磁场。该永磁体11磁性越强，信号越容易取得，具体可根据需要而定。该永磁体11分布在柔性接触体10中对应瞳孔区域的周边，不会防碍受试者的视线。本实施例中，该柔性接触体10可为隐形眼镜等眼睛接触设备。该环形永磁体11可构成感应磁场，其产生的磁场方向可与角膜的平面一致。在该柔性接触体10接触到眼睛后，当有眼动产生时，将使得该永磁体(感应磁场)产生随动。
再利用传感线圈监测上述感应磁场，根据该感应磁场随动所感生的电动势，捕捉眼动产生时该感应磁场产生的随动。本实施例中，该传感线圈可设置于佩戴的眼镜框架或其它固定在眼眶周围的支撑物上，该传感线圈可包括至少四个在同一平面的线圈21，四个线圈21的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，中心线分别延长即可构成一个十字架，四个线圈21分别位于十字架的四个方向。且，该位于同一坐标轴上的两个线圈21的绕向相反，互相串联，既可有利于消除外界的电磁干扰，又能感应两个线圈21的中间部分的永磁体11随动产生的电动势。上述感应磁场的磁场方向可与角膜平面一致；上述线圈21平面可与该磁场方向垂直。
上述互相垂直构成十字架的两组线圈21(每组线圈21由两个方向一致但绕向相反的线圈21串联)所感应的电动势通过三角函数转换，加上适当的补偿，就可以还原出眼动的信号。上述电动势可包括：强度和方向等信息；上述眼动信号可包括：速度和方向等信息。
参照图4，提出本发明一种传感眼动的系统30的一实施例。该传感眼动的系统30可包括：感应磁场31、传感线圈32以及转换还原设备33；该感应磁场31，通过眼动引起的植入柔性接触体10中的永磁体11的随动信号，感应眼动；该永磁体11分布于柔性接触体10对应瞳孔区域的周边；该传感线圈32，利用外设处于同一平面的至少四个线圈21，根据线圈21内电动势监测永磁体11的随动；该四个线圈21的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈21绕向相反且互相串联；该转换还原设备33，对电动势进行转换，还原眼动信号。
上述传感眼动的系统，可通过在柔性接触体10中植入环形的磁性较强的永磁体11，构成感应磁场。该永磁体11磁性越强，信号越容易取得，具体可根据需要而定。该永磁体11分布在柔性接触体10中对应瞳孔区域的周边，不会防碍受试者的视线。本实施例中，该柔性接触体10可为隐形眼镜等眼睛接触设备。该环形永磁体11可构成感应磁场31，其产生的磁场方向可与角膜的平面一致。在该柔性接触体10接触到眼睛后，当有眼动产生时，将使得该永磁体11(感应磁场31)产生随动。
再利用传感线圈监测上述感应磁场31，根据该感应磁场31随动所感生的电动势，捕捉眼动产生时该感应磁场31产生的随动。本实施例中，该传感线圈32可设置于佩戴的眼镜框架或其它固定在眼眶周围的支撑物上，该传感线圈32可包括至少四个在同一平面的线圈21，四个线圈21的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，中心线分别延长即可构成一个十字架，四个线圈21分别位于十字架的四个方向。且，该位于同一坐标轴上的两个线圈21的绕向相反，互相串联，既可有利于消除外界的电磁干扰，又能感应两个线圈21的中间部分的永磁体11随动产生的电动势。上述感应磁场31的磁场方向可与角膜平面一致；上述线圈平面可与该磁场方向垂直。
上述互相垂直构成十字架的两组线圈21(每组线圈21由两个方向一致但绕向相反的线圈21串联)所感应的电动势通过三角函数转换，加上适当的补偿，就可以还原出眼动的信号。上述电动势可包括：强度和方向等信息；上述眼动信号可包括：速度和方向等信息。
上述感应的电动势的强度的比例和方向，通过矢量求和，可以计算出眼动的方向和速度。关于眼动的方向和速度：比如X轴线圈21的强度是+1.5，Y轴的强度是－1.5，则眼动的角度为：a＝arctan(1.5/1.5)＝315(－45度就是360-45度即315度)，在第4象限；速度为:S＝两轴强度的平方和再开方，即X轴的符号决定了向Y轴的两边运动，即当X周数据为正的时候，运动方向为沿着X轴箭头方向，反之则运动方向为背离X轴箭头方向；同理，Y轴的值为正，则表明眼球由下向上运动，反之则反；所以，计算角度可以简化，就是取两个值的反正切函数即可；依据两个值的符号可以判断运动的方向，求平方和再开方就表达速度了。
参照图5，在本发明另一实施例中，上述传感眼动的系统30还可包括：存储上传设备34，将该还原的眼动信号保存并上传至数据服务器。
上述眼动信号的保存及传输可由微控制器、存储器及通讯设备等设备实现。该传输技术可包括有线传输和无线传输，也包括近距离传输及远距离传输等。从而可实现存储和上传跟知觉任务密切相关的眼动信号，上述眼动信号可包括微眼跳、眼震和/或瞬眼等的详细信息。
上述传感眼动的系统30，通过让被检测的对象佩戴具有特殊磁场分布的柔性接触体10，完成特定的知觉任务，比如需要注意力、记忆、感知觉参与的任务，通过分布在眼眶周围的传感线圈检测由于眼动导致柔性接触体10从动而产生电动势，分析该电动势，即可据此客观分析由上述知觉任务引发的微眼跳、瞬眼和/或眼震等动作，由此还可以分析出一些诸如大脑的行为模式、由于缺陷或训练引起的外显的改变等重要信息。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种传感眼动的方法，其特征在于，包括：
通过眼动引起的植入柔性接触体中的永磁体的随动信号，感应眼动；所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边；
利用外设处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联；
对电动势进行转换，还原眼动信号。
2.根据权利要求1所述的传感眼动的方法，其特征在于，所述永磁体的感应磁场的磁场方向与角膜平面一致；线圈平面与所述磁场方向垂直。
3.根据权利要求1所述的传感眼动的方法，其特征在于，所述转换包括通过三角函数对所述电动势进行转换运算，再进行补偿。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感眼动的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述还原的眼动信号保存并上传至数据服务器。
5.一种柔性接触体，其特征在于，与外置传感线圈配合传感眼动，所述柔性接触体与眼睛接触并植入有永磁体，所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边，形成通过眼动使得永磁体产生随动信号的感应磁场；其中，所述永磁体为环形。
6.根据权利要求5所述的柔性接触体，其特征在于，所述感应磁场的磁场方向与角膜平面一致。
7.一种外置传感线圈，其特征在于，与柔性接触体配合传感眼动，所述外置传感线圈包括处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联；其中，所述外置传感线圈设置于佩戴的眼镜框架或其它固定在眼眶周围的支撑物上。
8.根据权利要求7所述的外置传感线圈，其特征在于，线圈平面与磁场方向垂直。
9.一种传感眼动的系统，其特征在于，包括：
感应磁场，通过眼动引起的植入柔性接触体中的永磁体的随动信号，感应眼动；所述永磁体分布于柔性接触体对应瞳孔区域的周边，其中，所述永磁体为环形；
传感线圈，利用外设处于同一平面的至少四个线圈，根据线圈内电动势监测永磁体的随动；所述四个线圈的中心线分别处于平面坐标轴四个方向，同一轴上的两个线圈绕向相反且互相串联；
转换还原设备，对电动势进行转换，还原眼动信号。
10.根据权利要求9所述的传感眼动的系统，其特征在于，所述永磁体的感应磁场的磁场方向与角膜平面一致；线圈平面与所述角膜平面垂直。
11.根据权利要求9所述的传感眼动的系统，其特征在于，所述转换包括通过三角函数对所述电动势进行转换运算，再进行补偿。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的传感眼动的系统，其特征在于，所述系统还包括：
存储上传设备，将所述还原的眼动信号保存并上传至数据服务器。
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