-
Eine
Vielzahl von unterschiedlichen Typen von elektronischen Vorrichtungen
sind nur von Nutzen, wenn sie betrachtet werden. Beispiele dieser
Typen von Vorrichtungen umfassen Fernseher, Computerbildschirme,
Laptopanzeigen, Anzeigen für
Zellulartelefone und persönliche
digitale Assistenten und Tablettcomputeranzeigen.
-
Einige
elektronische Vorrichtungen, die visuelle Bilder zum menschlichen
Nutzen präsentieren, wie
z. B. Plasmabildschirmfernseher, erfordern eine beträchtliche
Leistung. Andere Vorrichtungen, die visuelle Bilder präsentieren,
sind energieeffizienter, erfordern jedoch die Verwendung von zumindest
einer Batterie. Die Batterien sind üblicherweise wiederaufladbar,
aber das Wiederaufladen der Batterie ist häufig unbequem für den Benutzer.
Einige Vorrichtungen arbeiten in Umgebungen, in denen Energie begrenzt und
daher wertvoll ist. Folglich ist das Minimieren der Leistungsverschwendung
eine wichtige Produktfunktion.
-
Zusätzlich zu
Betrachtungen, die sich auf den Leistungsverbrauch beziehen, bestehen
andere Vorteile, die aus dem Einschränken von Operationen von elektronischen
Vorrichtungen zu jenen Zeiten resultieren, in denen die Operation
Nutzen bringt. Ein solcher Vorteil ist, dass die Nutzlebensdauer
der Vorrichtung verlängert
werden kann. Somit, wenn eine elektronische Vorrichtung, wie z.
B. ein Plasmabildschirmfernseher, eine finite Lebenserwartung im
Hinblick auf Verwendungsstunden hat, kann der Wert der Vorrichtung über der
Zeit erhöht
werden, durch ordnungsgemäßes Regulieren
der Verwendung der Vorrichtung. Dies gilt für kostengünstige Vorrichtungen, die keine
visuellen Anzeigen umfassen, wie z. B. Lichtquellen. Somit kann
die Nutzlebensdauer eines Lichts innerhalb eines Ofens oder eines
Wandschranks ausgedehnt werden, wenn das Licht „ein"-geschaltet
wird, nur wenn eine Person durch das Ofenfenster oder in den Wandschrank
blickt.
-
Es
gibt Lösungsansätze zum
automatischen „Ein"- und/oder „Aus"-Schalten einer Vorrichtung
zu geeigneten Zeiten. Eine bekannte Technik ist das Überwachen
der Aktivität
durch Eingabevorrichtungen eines Computersystems. Somit, wenn eine
längere
Periode vorliegt, in der keine Aktivität an einer Tastatur oder einer
Computermaus vorliegt, kann ein Computersystem in einen reduzierten
Leistungszustand geschaltet werden. Dann, wenn der Benutzer des
Computersystems eine Bewegung der Maus verursacht oder einen Tastendruck
initiiert, kehrt das System in seinen Vollbetriebszustand zurück. Viele Fernseher
umfassen „Schlaf"-Zeitgeber, bei denen der
Fernseher automatisch nach einer bestimmten Zeitperiode abschaltet.
Die verschiedenen bekannten Techniken zum automatischen Ändern des
Zustands einer Vorrichtung funktionieren gut für ihren vorgesehenen Zweck,
umfassen jedoch Einschränkungen.
-
Andere
Betriebsparameter einer elektronischen Vorrichtung können ohne
Kontaktieren der Vorrichtung eingestellt werden. Zum Beispiel kann die
Lautstärke
oder der Kanal eines Fernsehers verändert werden, unter Verwendung
einer Fernsteuerungseinheit. Die Einheit erhöht die Bequemlichkeit bedeutend,
wiederholte Änderungen
an den Betriebsparametern der Vorrichtung durchzuführen. Es
kann jedoch Zeiten geben, in denen die Fernsteuerungseinheit nicht
ohne weiteres verfügbar
ist, wie z. B. wenn die Einheit verlegt wurde. Das U.S.-Patent Nr. 6,163,281
an Torch beschreibt ein System und ein Verfahren zum Kommunizieren
mit einer Vorrichtung unter Verwendung von Augenbewegung. Brillen
können
besonders ausgerüstet
sein, um einen Emitter zu umfassen, um Licht hin zu einem Auge zu
richten und um einen Sensor zum Erfassen von Licht zu umfassen,
das von einem Auge reflektiert wird. Ein Hochfrequenzsender sendet
dann einen Datenstrom zu einem entfernten Ort, wie z. B. einer Empfangs-
und Verarbeitungseinheit zum Steuern einer Vorrichtung. Der Datenstrom
kann ein binäres
Signal sein, wie z. B. ein Morsecode. Das Patent beschreibt primär den Sensor
derart, dass er eine einzelne Photozelle ist, die mit dem Rahmen
der Brille verbunden ist, gibt jedoch an, dass ein Array von Sensoren
eingesetzt werden kann, wobei der Prozessor auf die Signale von
jedem Sensor in dem Array zugreift, um einen Datenstrom zu erzeugen,
der den Prozentsatz des Oberflächenbereichs
des Auges anzeigt, der durch das Augenlid abgedeckt ist. Das Torch-System
und -Verfahren schafft Vorteile in Bezug auf die Verwendung der
herkömmlichen
Fernsteuerungseinheit, erfordert jedoch, dass die optischen Komponenten
in der Nähe
des Auges der Person sind, um zuverlässige Informationen zu erwerben.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem
für eine
Vorrichtung, ein Steuerungssystem zum Betreiben einer Vorrichtung und
ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung mit verbesserten Charakteristika
zu schaffen.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Steuerungssystem für eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1 und 29, ein Steuerungssystem zum Betreiben einer Vorrichtung gemäß Anspruch
21 und ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung gemäß Anspruch
44 und 52 gelöst.
-
Ein
Steuerungssystem verwendet einen Bilderzeuger und eine Augenerfassungsverarbeitung, um
eine freihändige
Steuerung von Betriebsparametern einer Vorrichtung zu ermöglichen.
Das Verfahren zum Bereitstellen einer Steuerung kann entweder oder
sowohl nur auf dem Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit eines
Auges und dem Erfassen einer spezifischen Augenaktivität basieren.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist der Ausgang der Augenerfassungsverarbeitung mit einer Steuerung
verbunden, die freigegeben ist, um die Vorrichtung zwischen zumindest
zwei Leistungsverbrauchszuständen
zu schalten. Die Steuerung ist konfiguriert, um ein Schalten von
einem Leistungsverbrauchszustand zu einem anderen auszuführen, als
eine bedingte Antwort, die sowohl eine Zeitgebungsberücksichtigung
als auch die Augenerfassungsberücksichtigung
umfasst. Als eine erste mögliche
bedingte Antwort, die ausgeführt
werden soll, schaltet das Steuerungssystem die Vorrichtung von einem
Leistung-Ein-Zustand in einen niedrigeren Leistungsverbrauchszustand
nach dem Ablaufen einer ersten Zeitperiode, ohne Erfassen eines
Auges. Als eine zweite mögliche
bedingte Antwort schaltet das Steuerungssystem die Vorrichtung in
den Leistung-Ein-Zustand nach der Erfassung eines Auges, während die
Vorrichtung in einem niedrigeren Leistungsverbrauchszustand ist.
Nur die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Auges ist von Bedeutung, nicht
der Blickwinkel (d. h. die Sichtlinie) der Person. Die Vorrichtung
kann mehr als drei Leistungsverbrauchszustände aufweisen, wie z. B. den
Leistung-Ein-Zustand, einen Schlafzustand und einen Leistung-Aus-Zustand
eines Fernsehers oder einer anderen elektronischen Vorrichtung,
die eine Anzeige aufweist. Ist dies der Fall, kann die Steuerung
programmiert sein, um eine oder mehrere zusätzliche automatisierte Antworten
auszuführen,
die auf der Kombination einer Zeitgebungsberücksichtigung und einer Augenerfassungsberücksichtigung
basieren.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
können
zuverlässige
Informationen im Hinblick auf die Augenaktivität und/oder Augenvorhandensein
erworben werden, durch Verwenden einer ersten und zweiten Lichtquelle,
wobei die erste Lichtquelle positioniert ist, um Licht in einem
ersten Beleuchtungswinkel zu emittieren, der wesentlich geringer
ist als der Beleuchtungswinkel der zweiten Lichtquelle. Wie hierin
verwendet, ist der „Beleuchtungswinkel" der Winkel der Achse
des emittierten Lichts zu der Achse des Bilderzeu gers. Die Differenz
bei den Beleuchtungswinkeln liefert eine erfassbare Differenz bei dem
abgebildeten Licht aus den zwei Quellen nach einer Reflexion von
einem menschlichen Auge. Zusätzlich
zu dem Bilderzeuger, den zwei Lichtquellen und der Steuerung kann
das Steuerungssystem eine Speicherung von „Augenbefehlen" umfassen, die Korrelationen
zwischen vorbestimmten Augenblinzelmustern und Befehlen zum Variieren
der Betriebsparameter der Vorrichtung sind, die gesteuert wird. Die
Betriebsparameter, die durch Augenbefehle variiert werden können, können sich
auf die Leistungsverbrauchszustände
der Vorrichtung beziehen und/oder können sich auf andere Aspekte
beziehen, wie z. B. die Lautstärke
oder den Kanal eines Fernsehers oder eines anderen Videoanzeigesystems.
-
Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel
verwendet das Steuerungssystem Rahmen-zu-Rahmen-Vergleiche, um zuverlässige Informationen
im Hinblick auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Auges innerhalb
des Betrachtungsfeldes des Bilderzeugers zu erwerben. Ein erster
und zweiter Rahmen aus Bilddaten wird erzeugt und dann verwendet, um
einen Differenzbildrahmen zu erzeugen. Die Techniken zum Auswählen und
Erzeugen der zwei Rahmen sind entworfen, um nützliche Augenerfassungsdaten
zu liefern, wenn die zwei Rahmen differenziert sind. Bei Anwendungen
können
die Techniken zum Bilden der zwei Rahmen unterscheidbar sein, im
Hinblick auf die Lichtquellen, die beim Erzeugen der zwei Rahmen
aktiviert sind. Zum Beispiel kann eine erste Lichtquelle während der
Erzeugung des ersten Rahmens aktiviert sein und eine zweite Lichtquelle
kann während
der Erzeugung des zweiten Rahmens aktiviert sein, wobei die zwei
Lichtquellen im Hinblick auf einen oder mehrere der zwei Beleuchtungswinkel,
Polarisierungen, Modulationscharakteristika und Wellenlängen unterscheidbar
sind. Die zwei Rahmen können
temporär
unterscheidbar sein, wie z. B. wenn die erste und zweite Lichtquelle abwechselnd
aktiviert werden, um zwischen dem Erwerben eines ersten Rahmens
und dem Erwerben eines zweiten Rahmens zu schalten. Alternativ können die zwei
Rahmen räumlich
im Hinblick auf die Pixel eines zweidimensionalen Pixelarrays unterscheidbar sein,
wenn die Pixel im Hinblick auf optische Eigenschaften unterscheidbar
sind (entweder unter Verwendung von Linsen oder physischen Unterschieden bei
den Pixeln selbst) oder im Hinblick auf elektronische Techniken
zum Abtasten der Pixel.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 ein
Blockdiagramm von Komponenten eines Steuerungssystems gemäß der Erfindung;
-
2 ein
schematisches Diagramm des Steuerungssystems aus 1,
das mit einem Computersystem verbunden ist;
-
3 eine
Vorderansicht eines Fernsehbildschirms, Anzeigebildschirms oder
Zweizustandsfensters, das angepasst wurde, um das Steuerungssystem
aus 1 zu umfassen;
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines Ofens, der angepasst wurde, um das
Steuerungssystem aus 1 zu umfassen;
-
5 ein
Prozessfluss aus Schritten einer Implementierung zum Verwenden des
Systems aus 1;
-
6 eine
Entwurfsansicht des Ausführungsbeispiels
eines Paars aus Lichtquellen zur Pupillenerfassung gemäß der Erfindung;
und
-
7,
Bilder eines menschlichen Auges, das durch das 8 und 9 System aus 6 erfasst wird.
-
Bezug
nehmend auf 1 umfasst ein Ausführungsbeispiel
eines Steuerungssystems 10 gemäß der Erfindung eine Erfassungslichtquelle
oder Lichtquellen 12, die gerichtet sind, um ein Auge 14 einer
Einzelperson zu beleuchten. Bei vielen Anwendungen der Erfindung
ist es wünschenswert,
die Aufdringlichkeit des Systems gegenüber der Einzelperson zu minimieren.
Wenn z. B. das System zum Regeln des Leistungsverbrauchs oder anderer
Betriebsparameter eines Fernsehers verwendet wird (z. B. Lautstärke und
Kanal), ist die Augenerfassung vorzugsweise transparent für die Personen,
die den Fernseher betrachten. Somit kann jede Lichtquelle Licht
emittieren, das außerhalb
des sichtbaren Lichtspektrums ist. Infrarotlicht oder nahes Infrarotlicht
ist gut geeignet zum Erfassen von Pupillen eines menschlichen Auges,
wie nachfolgend ausführlicher erklärt wird.
Bei einigen Anwendungen des Systems kann die Erfassungslichtquelle 12 weggelassen
werden, wenn das Zielmerkmal für
die Erfassung (das menschliche Auge) ausreichend Licht der Erfassungsfrequenz
reflektiert oder erzeugt, ohne den Bedarf einer Lichtquelle, die
für das
System zweckgebunden ist. Andererseits erfordern einige Ausführungsbeispiele
mehrere Lichtquellen, um das Verhalten zu maximieren, wie z. B.
wenn die Lichtquellen vorgesehen sind, um Licht bei unterschiedlichen
Beleuchtungswinkeln, Wellenlängen,
Polarisierungen und/oder Modulationscharakteristika zu emittieren.
-
Das
Steuerungssystem 10 umfasst ferner einen Bilderzeuger 16,
der positioniert ist, um Licht von dem Auge 14 oder den
Augen von Personen innerhalb Positionen von Interesse im Hinblick
auf die Operation einer gesteuerten Vorrichtung 18 zu empfangen.
Die gesteuerte Vorrichtung kann eine derartige sein, für die die
Leistungsverwaltung das Problem ist. Alternativ oder zusätzlich können andere Operationen
automatisch variiert werden. Für
eine Leistungsverwaltung wird die Vorrichtung oder eine Komponente
der Vorrichtung zwischen zumindest zwei Leistungsverbrauchszuständen geschaltet,
abhängig
von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Augenerfassung (unabhängig von
dem Blickwinkel der Person) zu einer bestimmten Zeit oder über eine bestimmte
Zeitperiode. Die gesteuerte Vorrichtung kann nur zwei Leistungsverbrauchszustände aufweisen.
Als ein Beispiel kann das Licht, das innerhalb eines Ofens ist,
aktiviert oder deaktiviert werden, abhängig davon, ob eine Person
positioniert ist, um in das Innere des Ofens zu blicken. Als ein
anderes Beispiel kann ein Fernseher oder ein anderes Videoanzeigesystem
zwischen drei Leistungsverbrauchszuständen geschaltet werden, nämlich einem
Leistung-Ein-Zustand, einem Schlafzustand und einem Aus-Zustand.
-
Ein
Benutzer des Systems 10 kann „passive Eingaben" oder „aktive
Eingaben" liefern.
Für die passiven
Eingaben überwacht
das System nur die Anwesenheit oder Abwesenheit von Augen und variiert
zumindest einen Betriebsparameter entsprechend. Als Beispiele kann
ein Fernseher „aus"-geschaltet werden, wenn eine Person
einen Raum verlässt
oder die Augen für
eine vorausgewählte
Zeitperiode schließt
(z. B. fünf
Minuten), oder ein Monitor eines Computersystems kann in einen Schlafzustand geschaltet
werden, wenn Augen für
eine andere Zeitperiode nicht erfasst werden. Die gesteuerte Vorrichtung 18 kann
dann in den Leistung-Ein-Zustand
zurückgesetzt
werden, wenn Augen erfasst werden. Für die aktiven Eingaben überwacht
das System die Augenaktivität,
um ein Augenblinzelmuster zu erfassen, das mit einem bestimmten
Befehl korreliert ist, um einen Betriebsparameter zu variieren.
Somit kann eine behinderte Person Blinzelmuster verwenden, um einen
Rollstuhl oder eine andere Vorrichtung zu steuern.
-
Als
eine Möglichkeit
des Bilderzeugers 16 kann eine ladungsgekoppelte Vorrichtung
(CCD; CCD = charge-coupled device) verwendet werden. Jedes Pixel
innerhalb eines zweidimensionalen Arrays aus Elementen erzeugt ein
Signal, das auf der Intensität
des Lichts basiert, das an dem Pixel empfangen wird, wie in der
Technik bekannt ist. Alternativ kann der Bilderzeuger ein komplementärer Metalloxidhalbleiter-Bilderzeuger
(CMOS-Bilderzeuger; CMOS = complementary metal-oxide semiconductor) sein.
Im Allgemeinen sind CMOS-Bilderzeuger
weniger teuer als CCD-Detektoren und liefern manchmal eine bessere
Empfindlichkeit bei Infrarot/Nahinfrarot-Wellenlängen, aber die Erfindung funktioniert
gut mit jedem Typ von Bilderzeuger. Ferner können andere Typen von Bilderzeugern
verwendet werden.
-
Die
Erfassungslichtquelle oder -quellen 12 und der Bilderzeuger 16 sind
mit der Augenerfassungsverarbeitung 20 verbunden, die für das System 10 zweckgebunden
sein kann oder eine gemeinschaftlich verwendete Verarbeitung sein
kann, wie z. B. eine systemzweckgebundene Software, die unter Verwendung
der Schaltungsanordnung der gesteuerten Vorrichtung 18 ausgeführt wird.
Die Hardware- und Softwarekomponenten können auf eine Weise zusammenwirken,
die der Beschreibung entspricht in der U.S.-Patentanmeldung Nr.
10/377,687, eingereicht am 28. Februar 2003 von Haven u. a. mit
dem Titel „Apparatus
and Method for Detecting Pupils", und
die an den Bevollmächtigten
der vorliegenden Erfindung übertragen
ist. Eine andere gemeinsam zugewiesene Patentanmeldung, die für die Implementierung
relevant ist, ist die U.S.-Patentanmeldung Nr. 10/739,831 von Fouquet
u. a., die am 18. Dezember 2003 eingereicht wurde mit dem Titel „Method
and System for Wavelength-Dependent Imaging and Detection Using
a Hybrid Filter".
Ebenfalls von Interesse ist das U.S.-Patent Nr. 6,082,858 an Grace u.
a., das folgendes beschreibt: „Apparatus
and Method of Monitoring a Subject's Eyes Using Two Different Wavelengths
of Light". Die Verfahren,
die in den zwei Patentdokumenten offenbart sind, können beim Überwachen
der Aufmerksamkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs verwendet
werden.
-
In 1 können Rahmen
aus Bildinformationen durch den Bilderzeuger 16 erzeugt
werden und dann durch die Augenerfassungsverarbeitung 20 manipuliert
werden, um das Auge 14 von anderen Merkmalen innerhalb
des Betrachtungsfeldes des Bilderzeugers zu unterscheiden. Es wurde
bestimmt, dass eine größere Zuverlässigkeit
erreicht wird, durch Erzeugen eines Differenzbildes auf der Basis von
zwei Rahmen aus Bildinformationen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
hoher Zuverlässigkeit
wird eines der Bilder unter Verwendung einer Belichtung erzeugt,
die nahe an oder direkt auf der Achse des Detektors ist („Aufachsenbilderzeugung"), während das andere
Bild unter Verwendung einer Belichtung erworben wird, die in einem
größeren Winkel
zu dem Detektor ist („Außerachsenbilderzeugung"). Wenn die Augen
einer Person offen sind, hebt die Differenz zwischen den zwei Bildern
die Pupillen der Augen hervor, da die etwas diffuse Reflexion von
den Retinae nur in dem Aufachsenbild erfasst wird. Das starke Pupillensignal
bei der Aufachsenbilderzeugung wird als „rote Augen" bei der herkömmlichen
Blitzphotographie bezeichnet. Andere Gesichts- und Umgebungsmerkmale
werden weitgehend beseitigt, wodurch die Pupillen als das dominante
Merkmal in dem Differenzbild übrig
bleiben. Wenn die Pupillen nicht in dem Differenzbild erfasst werden,
wird gefolgert, dass keine Person innerhalb des abgebildeten Bereichs
ist oder keine Person an einer fortgesetzten Operation der gesteuerten
Vorrichtung 18 interessiert ist (z. B. in demselben Raum
wie ein gesteuerter Fernseher schläft). Andere Techniken zum Unterscheiden
des Auges 14 können
jedoch eingesetzt werden.
-
Die
Augenerfassungsverarbeitung 20 ist ferner derart gezeigt,
dass sie mit einem Zeitgeber 22 verbunden ist. Der Zeitgeber
stellt eine bekannte Einrichtung zum Ermöglichen von zeitbasierten Bestimmungen
durch die Augenerfassungsverarbeitung dar. Wenn z. B. die gesteuerte
Vorrichtung 18 ein Plasmafernseher ist, kann der Fernseher
von seinem eingeschalteten Zustand in einen Schlafzustand geschaltet
werden, nach der Bestimmung, dass der Fernseher für eine erste
vorausgewählte
Zeitperiode nicht betrachtet wurde (z. B. fünf Minuten), und kann von dem
Schlafzustand in einen Aus-Zustand geschaltet werden, ansprechend
auf das Bestimmen, dass eine zweite Zeitperiode (z. B. zehn Minuten)
abgelaufen ist, seit dem Schalten in den Schlafzustand. Eine Erfassung
eines Auges 14 jedoch, während der Fernseher in dem
Schlafzustand ist, setzt den Fernseher zurück in seinen voll betriebsfähigen eingeschalteten
Zustand.
-
Die
Zeitgebung und andere Aspekte des Systems 10 können benutzerkonfigurierbar
sein. Eine Benutzereingabevorrichtung 24 ermöglicht, dass
Einstellungen individuell eingerichtet werden. Bei der Steuerung
eines Plasmafernsehers kann die Benutzereingabevorrichtung ein herkömmliches Fernsteuerungsbauglied
sein, das es einem Benutzer ermöglicht,
eine einer Vielzahl von Einstellungen zu ändern. Als ein anderes Beispiel
kann die Benutzereingabevorrichtung eine Computermaus oder eine
Tastatur sein, wenn die gesteuerte Vorrichtung 18 ein Computersystem
oder eine Komponente eines Computersystems ist.
-
Als
ein anderes mögliches
Merkmal kann die Zeitgebung automatisch eingestellt werden, durch Implementieren
eines Algorithmus, der Faktoren berücksichtigt, wie z. B. die historischen
Daten des Auftretens von Schalten. Wenn z. B. eine Person wiederholt
einen Raum verlässt
und in denselben zurückkehrt
für eine
Zeit, die nur etwas länger
ist als die erste vorausgewählte
Zeitperiode (so dass der Leistungsverbrauchszustand der gesteuerten
Vorrichtung 18 unnötig
zwischen zwei Leistungsverbrauchszuständen in Zyklen wechselt), kann
der adaptive Algorithmus automatisch die Länge der ersten Zeitperiode
erhöhen.
-
Die
Augenerfassungsverarbeitung 20 kann verwendet werden, um
eine aktive Steuerung durch eine Person zu ermöglichen. Somit kann eine Anzahl von
unnatürlichen
Blinzelmustern eines Auges 14 Steuerungsbefehlen für die gesteuerte
Vorrichtung 18 zugeordnet werden. Vier schnelle Blinzler
können verwendet
werden, um die gesteuerte Vorrichtung „ein"- und „aus"-zuschalten. Lautstärkesteuerung und Steuerung
anderer Betriebsparameter können berücksichtigt
werden. In 1 können die Befehle innerhalb
eines Datenbankformats 26 gespeichert werden. Das heißt, die
Datenbank oder ein anderes Speicherungsformat kann verwendet werden, um
Zugriff auf vorausgewählte
Korrelationen zwischen Blinzelmustern und den Befehlen bereitzustellen.
Wenn die Augenerfassungsverarbeitung 20 ein bestimmtes unnatürliches
Blinzelmuster erkennt, wird der zugeordnete Befehl durch eine Steuerung 21 erzeugt
und bei der gesteuerten Vorrichtung implementiert.
-
In
Wirklichkeit sind die Blinzelmuster für die aktive Steuerung durch
eine Person Codes. Die Codes können
einfach sein, können
jedoch eine Komplexität
umfassen, wenn das Steuerungssystem 10 in einer Sicherheitsumgebung
verwendet werden soll. Ein herkömmlicher
Morsecode ist eine Möglichkeit. Ein
anderes mögliches
Merkmal für
eine Sicherheitsanwendung ist eine zweite Ebene einer Augenerkennung,
bei der die Identität
der Person durch die Identifikation von individualisierten Charakteristika
des Auges oder der Augen der Person verifiziert wird, ähnlich zur
Verwendung eines Fingerabdrucks. Dann kann die aktive Steuerung
der gesteuerten Vorrichtung 18 auf eine ausgewählte Person
oder eine geringe Anzahl von Personen eingeschränkt werden.
-
Eine
automatische Leistungsverbrauchsregelung über die gesteuerte Vorrichtung 18 kann
aus einem oder aus einer Anzahl von unterschiedlichen Gründen oder
kann aus einer Kombination von Gründen wünschenswert sein. Ein Leistung-Aus-Merkmal, das
automatisch auftritt, liefert Leistungseinsparungen. Für eine batteriebetriebene
Vorrichtung verlängert
dies die Lebensdauer der Batterieladung. Ferner können viele
Fernseher und andere leistungsintensive elektronische Verbrauchervorrichtungen
stärker auf
die Operation während
jener Zeiten eingeschränkt
sein, in denen ein Verwendungsnutzen besteht. Dies liefert Kosten-
und Umwelt-Vorteile
sowie eine potentielle Erweiterung des Nutzlebens der Vorrichtung.
Bequemlichkeit ist ein anderer möglicher Grund
für das
Bereitstellen der automatisierten Leistungsverwaltung. Dies ist
besonders wahrscheinlich für
gesteuerte Vorrichtungen, die eine „Aufgabenbeleuchtung" bereitstellen, wie
z. B. das Innenlicht eines Ofens. Bei den Aufgabenbeleuchtungsanwendungen
wird die Bestimmung im Hinblick auf die Betrachtung eines Bereichs
durchgeführt
und nicht die Betrachtung der gesteuerten Vorrichtung selbst. Für die Ausführungsbeispiele,
die eine aktive Steuerung über
Blinzelmuster bereitstellen, erfordert die Steuerung nicht die fortgesetzte
Verfügbarkeit
einer Fernsteuerungseinheit. Ferner erfordert ein automatisches
Abschalten eines Fernsehers, wenn ein Benutzer einschläft, nicht,
dass der Benutzer das Merkmal initiiert.
-
2, 3 und 4 stellen
Beispiele von Anwendungen des Steuerungssystems 10 dar.
In 2 ist das System mit einem Computersystem 28 verbunden.
Als eine Möglichkeit
ist die „gesteuerte Vorrichtung" nur der Monitor
des Computersystems und nicht das gesamte Computersystem. Alternativ oder
zusätzlich
können
die Verarbeitungsfähigkeiten des
Computers auf der Basis der Augenerfassung gesteuert werden. Üblicherweise
ist das Steuerungssystem 10 in das Computersystem eingelagert
und ist keine externe Komponente, wie in 2 gezeigt ist.
Wenn es in einem Laptopcomputer verwendet wird, erhöht das Steuerungssystem
häufig
die Zeit zwischen Batterieaufladevorgängen.
-
In 3 umfasst
die „gesteuerte
Vorrichtung" einen
Anzeigebildschirm 30. Der Anzeigebildschirm kann ein Teil
eines Zellulartelefons oder eines persönlichen digitalen Assistenten
sein oder kann eine größere Einheit
sein, wie z. B. ein Plasmafernseher oder die Anzeige eines Laptopcomputers.
Innerhalb des Rahmens 32 um den Bildschirm sind eine erste
und zweite Lichtquelle 34 und 36 und ein zweidimensionaler
Bilderzeuger 38. Wenn der Bildschirm eine Komponente eines
Zellulartelefons ist, kann das Betrachtungsfeld des Bilderzeugers 38 relativ
eingeschränkt
sein, im Vergleich zu einem akzeptablen Betrachtungsfeld eines Bilderzeugers
für die
Fernsehanwendung. Auf ähnliche
Weise können die
Lichter aus den Lichtquellen 34 und 36 bei einigen
Anwendungen im Vergleich zu anderen stärker fokussiert sein. Bei der
Fernsehanwendung wird das Licht „rundgesendet", um den Bereich
von Betrachtungswinkeln auf den Fernsehbildschirm abzudecken.
-
Alternativ
kann 3 als ein Zweizustandsfenster betrachtet werden,
das steuerbar ist. Zum Beispiel kann die Polarisierung eines Fensters
eines Büros
oder zu Hause automatisch zwischen Zuständen geschaltet werden, abhängig von
der Anwesenheit oder Abwesenheit von Personen, die durch das Schalten
beeinträchtigt
werden. Es gibt potentielle Sicherheits- und Gesundheitsvorteile
bei diesem automatischen Schalten.
-
4 stellt
einen Ofen 40 dar, der ein Innenlicht 42 aufweist
und eine erste und zweite Lichtquelle 44 und 46 auf
gegenüberliegenden
Seiten eines Bilderzeugers 48 aufweist. Der Bilderzeuger
und die Lichtquellen richten sich darauf, Fälle zu bestimmen, in denen
eine Person positioniert ist, um das Innere des Ofens zu betrachten.
In solchen Fällen
wird das Innenlicht in seinen „Ein"-Zustand geschaltet.
Andererseits, wenn die Bildinformationen, die durch den Bilderzeuger
erworben werden, anzeigen, dass das Innere des Ofens nicht in der
Sichtlinie einer Person ist, bleibt das Innenlicht „aus".
-
5 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Prozessflusses aus Schritten zum Implementieren der Erfindung.
Bei Schritt 50 wird ein Erfassungslicht emittiert. Wie
vorangehend erwähnt
wurde, kann dieser Schritt bei jenen Anwendungen weggelassen werden,
bei denen eine zuverlässige
Erfassung auftreten kann, ohne künstliches
Erzeugen von Licht bei der Erfassungswellenlänge. Umgekehrt ist der Schritt bei
einigen Ausführungsbeispielen
wichtig.
-
Bei
Schritt 52 werden Bildinformationen erworben. Rahmen aus
Bildinformationen werden bei Abtastzeiten des Bilderzeugers des
Steuerungssystems erzeugt. Die Abtastzeiten können durchgehend sein, aber
einige Anwendungen profitieren von einer nichtdurchgehenden Überwachung
der Augener fassung. Bei einer batteriebetriebenen Anwendung zum Beispiel
kann eine Überwachung
eine Sekunde lang alle zwei Minuten auftreten, wodurch der Leistungsverbrauch
um einen Faktor von 120 reduziert wird. Als eine mögliche Einrichtung
zum Erfassen eines menschlichen Auges kann ein Differenzbild aus
einem Paar von Bildrahmen erzeugt werden, wie bei Schritt 54 angezeigt
ist. Ein Lösungsansatz
zum Erzeugen des Differenzbildes zum Zweck des Erfassens eines Auges
wird nachfolgend detaillierter Bezug nehmend auf 6, 7, 8 und 9 beschrieben.
-
Bei
dem Entscheidungsschritt 56 wird bestimmt, ob das Differenzbild,
das bei Schritt 54 erzeugt wird, das Vorhandensein eines
Auges innerhalb des Betrachtungsfelds des Bilderzeugers des Systems
anzeigt. Wenn das Differenzbild keinen Nachweis eines Auges umfasst,
fährt der
Prozess mit Schritt 58 fort. Wenn die gesteuerte Vorrichtung „aus" ist und das Differenzbild
kein Auge nachweist, geht der Prozess nur in der Schleife zurück zu Schritt 52. Andererseits,
wenn die Vorrichtung „ein" ist und einer Leistungsverwaltungssteuerung
unterliegt, erreicht der Prozess Schritt 60. Hier wird
eine Bestimmung darüber
durchgeführt,
ob eine erste vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist. Bei dem vorangehend
beschriebenen Beispiel kann diese erste Zeitperiode eine Fünf-Minuten-Grenze
sein, seit zuletzt eine Person (d. h. ein Auge) in Position war,
um die gesteuerte Vorrichtung zu betrachten, wie z. B. einen Fernseher.
Somit, mit jeder bestätigenden
Bestimmung bei Schritt 56, wird der erste Zeitgeber zurückgesetzt (Schritt 67).
Andererseits, bis zu der Zeitgrenze, seit das letzte Zurücksetzen überschritten
wurde, führt jede
negative Antwort bei Schritt 56 und bestätigende Antwort
bei Schritt 58 zu einer negativen Antwort bei Schritt 60,
so dass der Prozess zurück
zu den Schritten 52 und 54 des Erwerbens von Bildinformationen und
Erzeugens eines neuen Differenzbildes in der Schleife geht. Nach
dem Ablauf der ersten Zeitperiode führt jedoch die nächste Bestimmung,
dass ein Differenzbild kein Bild eines Auges umfasst, dazu, dass
das Leistungsver waltungssystem den Leistungsverbrauchszustand der
gesteuerten Vorrichtung schaltet. Dieses automatische Schalten kann von
einem „Ein"-Zustand in einen „Aus"-Zustand sein. Alternativ
kann die gesteuerte Vorrichtung mehr als zwei Leistungsverbrauchszustände aufweisen,
so dass es relevant sein kann, ob eine zweite Zeitperiode abgelaufen
ist. Bei dem Ausführungsbeispiel
aus 5 umfasst dieser Prozess zwei Zeitperioden.
-
Jede
bestätigende
Antwort bei Schritt 60 des Bestimmens, ob die erste Zeitperiode
abgelaufen ist, wird gefolgt durch einen ähnlichen Schritt 62 zum
Bestimmen, ob die zweite Zeitperiode abgelaufen ist. Die Kombination
der Schritte 60 und 62 liefert drei Zeitgebungsmöglichkeiten.
Als eine erste Möglichkeit ist
keine Zeitperiode abgelaufen, so dass eine negative Antwort bei
Schritt 60 auftritt und der Prozess in der Schleife zurück zu den
Schritten 52 und 54 kehrt. Als eine zweite Möglichkeit
ist die erste Zeitperiode abgelaufen und die zweite nicht. Gemäß dieser
Möglichkeit
fährt der
Prozess mit Schritt 64 fort, zum automatischen Schalten
der gesteuerten Vorrichtung in ihren Schlafzustand. Natürlich, wenn
die zweite Zeitperiode ausreichend lang ist, kehrt der Prozess kontinuierlich
zu Schritt 64 zurück,
aber das Schalten tritt nur beim ersten Besuch auf. Der Prozess
kehrt in der Schleife zurück
zu den Schritten 52 und 54 zum Erwerben von Bildinformationen
und Erzeugen eines Differenzbildes, das dann für eine Augenerfassung verarbeitet
wird.
-
Die
dritte Zeitgebungsmöglichkeit
im Hinblick auf die Entscheidungsschritte 60 und 62 ist
die, bei der beide Zeitperioden abgelaufen sind. Folglich wird die
gesteuerte Vorrichtung wieder geschaltet, dieses Mal von ihrem Schlafzustand
in ihren Aus-Zustand. Dieses zweite Schalten wird bei Schritt 66 vorgelegt. Optional
kann das Steuerungssystem programmiert sein, um die gesteuerte Vorrichtung
in ihren Ein-Zustand zurückzubringen,
wenn eine Augenerfassung auftritt, nachdem die Vorrichtung ausgeschaltet
wurde. Dies würde
bei Schritt 67 auftreten. Alternativ, um ein unerwünschtes
Schalten von dem Aus-Zustand zu verhindern, kann die Erkennungsverarbeitung
eines unnatürlichen
Blinzelmusters (Schritte 69 und 71) für ein Schalten
dieser Art erforderlich sein.
-
Zurück zu Schritt 56,
wenn ein Nachweis eines Auges innerhalb des Differenzbildes vorliegt,
das bei Schritt 54 erzeugt wird, werden Zeitgeber nach Bedarf
zurückgesetzt,
wie bei Schritt 67 angezeigt ist. Wenn z. B. die gesteuerte
Vorrichtung eingeschaltet wird und die erste und zweite Zeitperiode
umfasst, die Bezug nehmend auf Schritte 60 und 62 beschrieben
wurden, wird der Zeitgeber oder werden die Zeitgeber auf Null zurückgesetzt.
Ferner wird bei Schritt 67, wenn die Vorrichtung in dem
Schlafmodus ist, dieselbe in ihren Leistung-Ein-Zustand geschaltet. Der
Prozess schreitet dann mit dem Entscheidungsschritt 69 zum
Erfassen eines Blinzelns fort, wenn die Anwendung der Erfindung
eine aktive Steuerung umfasst. Die anfängliche Blinzelerfassung kann
eine Anzahl von unterschiedlichen Bildern erfordern, die verglichen
werden.
-
Nachdem
ein Blinzeln bei Schritt 69 erfasst wird, wird die aktive
Steuerungsverarbeitung bei Schritt 71 initiiert. Dies kann
das Beenden der Rahmen-für-Rahmen-Analyse
und das Initiieren einer Datenstromanalyse umfassen. Das Auge oder
die Augen der Person können
im Hinblick auf die Position innerhalb des Betrachtungsfeldes des
Bilderzeugers spezifiziert werden und überwacht werden, um zu bestimmen,
ob die Augenaktivität
mit einem der vorausgewählten
Blinzelmuster übereinstimmt.
Korrelationen zwischen Blinzelmustern und Befehlen zum Variieren
der Operationsparameter der gesteuerten Vorrichtung 18 aus 1 werden
in der Datenbank 26 gespeichert. Nachdem ein Blinzelmuster durch
die Augenerfassungsverarbeitung 20 erkannt wurde, wird
eine Ausgabe erzeugt, die verursacht, dass die Steuerung 21 den
geeigneten Befehl an die gesteuerte Vorrichtung ausgibt.
-
Zusätzlich zu
den Korrelationen zwischen den Blinzelmustern und den Befehlen zum
Variieren von Operationsparametern der gesteuerten Vorrichtung 18 kann
die Datenbank 26 Korrelationen zwischen einem bestimmten
Auge 14 und der bestimmten Person umfassen. Wie vorangehend
erwähnt wurde,
können
die physischen Charakteristika eines Auges auf dieselbe Weise verwendet
werden wie die physischen Charakteristika eines Fingerabdrucks beim
Identifizieren einer Person. Optional kann die aktive Steuerung
auf eine begrenzte Anzahl von Personen eingeschränkt werden.
-
Es
wurde bestimmt, dass eine größere Zuverlässigkeit
im Hinblick auf die Augenerfassung erreicht wird, durch Erzeugen
eines Differenzbildes auf der Basis von zwei Rahmen aus Bildinformationen, wobei
ein Rahmen unter Verwendung von Aufachsenbilderzeugung erworben
wird und der andere unter Verwendung einer Außerachsenbilderzeugung erworben
wird. Ein Ausführungsbeispiel
eines solchen Lösungsansatzes
ist in 6, 7, 8 und 9 dargestellt.
In 6 wird das Auge einer Person 68 unter
Verwendung einer ersten Lichtquelle 70 und einer zweiten
Lichtquelle 72 beleuchtet. Für eine klare Darstellung werden
die erste Lichtquelle 70 und die zweite Lichtquelle 72 auf
gegenüberliegenden Seiten
eines Detektors 74 gezeigt. Es wird jedoch darauf hingewiesen,
dass die zwei Lichtquellen statt dessen auf derselben Seite des
Detektors sein können.
-
Ein
Schlüsselprinzip
beim Erhalten eines Differenzreflexionsvermögens von der Retina eines Auges
ist die Abhängigkeit
der retinalen Reflexionsfähigkeit
von dem Winkel zwischen der Quelle und dem Detektor. Dieser Winkel
kann als der „Beleuchtungswinkel" bezeichnet werden.
Die Auswahl einer Position einer Lichtquelle 70 und 72 relativ
zu dem Detektor 74 unterliegt zusätzlichen Berücksichtigungen. Um
eine erfolgreiche Differenzierung der Bilder zu erreichen, um Punkte
zu erhalten, die der reflektierenden Retina entsprechen, ist es
wünschenswert,
dass der Rest des Betrachtungsfeldes ausreichend ähnliche
Beleuchtungsprofile unter den zwei unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln
aufweist. Bei der Anwendung des Systems zum Steuern des Schaltens der
Leistungsverbrauchszustände
eines Fernsehers kann dieser „Rest
des Betrachtungsfeldes" das
Gesicht der Person, die Kleidung der Person und das Innere eines
Wohnzimmers umfassen. Somit ist es für eine Beleuchtung von einer
Einseiten-Aufachsen-Lichtquelle wünschenswert, Schatten zu erzeugen,
die wesentlich unterschiedlich sind zu den Schatten, die durch eine
zweite Außerachsen-Lichtquelle
erzeugt werden.
-
In 6 ist
die erste Lichtquelle 70 in einem ersten Beleuchtungswinkel 76 von
der Achse 80 des Detektors 74 positioniert, während die
zweite Lichtquelle 72 in einem zweiten Beleuchtungswinkel 78 positioniert
ist. Im Allgemeinen verringert ein kleinerer erster Beleuchtungswinkel
die retinale Antwort. Wie hierin verwendet, bezieht sich die „retinale
Antwort" auf die
Intensität
(d. h. die echte Photonenanzahl oder Entsprechung), die von der
Rückseite
des Auges reflektiert wird und an dem Detektor empfangen wird. Als
eine Möglichkeit
ist der erste Beleuchtungswinkel 76 im Bereich von ungefähr null
Grad bis drei Grad.
-
Im
Allgemeinen wird die Größe des zweiten Beleuchtungswinkels 78 so
ausgewählt,
dass nur eine geringe retinale Antwort von der zweiten Lichtquelle 72 an
dem Detektor 74 erfasst wird. Die Iris um die Pupille neigt
dazu, dieses Signal zu blockieren, so dass die Pupillengröße unter
unterschiedlichen Lichtbedingungen berücksichtigt werden sollte, wenn
der zweite Beleuchtungswinkel 78 ausgewählt wird. Dieser zweite Winkel
ist größer als
der erste Beleuchtungswinkel 76. Der zweite Winkel sollte
jedoch nur etwas größer sein
als der erste Winkel, so dass mit der Ausnahme der Pupille ein Bild,
das unter Verwendung der zweiten Lichtquelle erfasst wird, ähnlich zu einem
Bild ist, das unter Verwendung der ersten Lichtquelle erfasst wird.
Dementsprechend ist bei einem Ausführungsbeispiel der zweite Beleuchtungswinkel
in dem Bereich von ungefähr
drei Grad bis fünfzehn
Grad.
-
Die
erste und die zweite Lichtquelle 70 und 72 können Licht
im Allgemeinen bei gleichen Intensitäten emittieren. Es können jedoch
Anwendungen vorliegen, bei denen es wünschenswert ist, dass die Lichtquellen
Licht bei unterschiedlichen Intensitäten emittieren. Wahrscheinlicher
liegen Anwendungen vor, bei denen die Lichtquellen entworfen sind,
um Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen zu emittieren, so dass
die Originalbilder zum Erzeugen des Differenzbildes auf der Basis
der Differenz bei den Wellenlängen
erzeugt werden können.
Die Wellenlängen und/oder
Beleuchtungsintensitäten
des Lichts, das aus den Lichtquellen emittiert wird, werden so ausgewählt, dass
das Licht die Person nicht ablenkt und so dass die Iris des Auges
der Person sich nicht ansprechend auf das Licht zusammenzieht. Eine
erwünschte
Auswahl ist die Verwendung von Infrarot- oder Nahinfrarot-Lichtquellen.
-
Beim
Erfassen von zwei Rahmen, die verwendet werden sollen, um den Differenzrahmen
zu erzeugen, kann der erste Rahmen erzeugt werden durch Beleuchten
und Abtasten des Detektors 74 zu einer Zeit vor dem Beleuchten
und Abtasten des Detektors, um den zweiten Rahmen zu erzeugen. Als eine
Alternative zu dieser zeitlichen Differenz bei der Rahmenerzeugung
kann jedoch eine räumliche
Differenz im Hinblick auf Pixel innerhalb eines zweidimensionalen
Arrays aus Detektorpixeln vorliegen. Zum Beispiel können benachbarte
Pixel innerhalb des Detektors physisch auf eine Weise unterscheidbar
sein, die eine Rahmendifferenzierung ermöglicht, um verwendbare Informationen
im Hinblick auf Anwesenheit oder Abwesenheit eines Auges zu ergeben.
Wenn somit die Signale aus benachbarten Pixeln unterscheidbare Polarisierungsabhängigkeiten
aufweisen, kann ein Pixel als Teil eines ersten Rahmens verwendet
werden, während
das benachbarte Pixel beim Abtasten verwendet wird, um einen zweiten
Rahmen zu bilden. Jede Abtastung kann codiert sein, um ihre Polarisierungsabhän gigkeit
zu identifizieren. Die richtigen optischen Elemente zwischen dem
Auge der Person 68 und dem Detektor 74 können ebenfalls verwendet
werden, um eine räumliche
Differenzierung bei der Rahmenerzeugung aus einer einzelnen Beleuchtung
zu ermöglichen.
-
7 stellt
ein Bild eines offenen Auges dar, wo das Bild unter Verwendung einer
Aufachsen-Lichtquelle 70 erzeugt wird. Der Aufachsen-Beleuchtungswinkel
führt zu
dem Bild, das eine helle Pupille 84 aufweist, als Ergebnis
der starken retinalen Rückstrahlung.
-
8 stellt
ein Bild des offenen Auges 82 dar, aber mit einem Außerachsen-Beleuchtungswinkel,
so dass eine dunkle Pupille 86 vorliegt. Die Bilder von 7 und 8 können gleichzeitig
erzeugt werden oder können
in aufeinander folgenden Rahmen aus Bildinformationen von einem
einzelnen Detektor gebildet werden.
-
9 stellt
ein Differenzbild dar, das aus der Differenz zwischen den zwei Rahmen
aus Bilddaten resultiert, die unter Verwendung der Aufachsen- und Außerachsen-Lichtquellen 70 und 72 erzeugt
werden. Durch Nehmen der Differenz zwischen den Bildern aus 7 und 8 bleibt
ein relativ heller Fleck 88 gegen den relativ dunklen Hintergrund 90, wenn
das Auge offen ist. Es können
Spuren anderer Merkmale des Auges vorliegen, die im Hintergrund 90 verbleiben,
aber allgemein sticht der helle Fleck im Vergleich zum Hintergrund
hervor. Wenn das Auge geschlossen oder annähernd geschlossen ist, oder
wenn die Person in dem Betrachtungsfeld des Detektors 74 während des
Erwerbs der Bilddaten zum Erzeugen von 7 und 8 ist,
liegt kein heller Fleck vor oder der helle Fleck ist teilweise in
dem Differenzbild gelöscht.
Somit kann das Leistungsverwaltungssystem verwendet werden, um einen
Fernseher automatisch auszuschalten, wenn ein Person einschläft.
-
7, 8 und 9 zielen
auf ein Auge der Person. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass
beide Augen überwacht
werden können.
Es sollte ferner darauf hingewiesen werden, dass eine ähnliche
Wirkung erreicht werden kann, wenn die Bilder andere Merkmale der
Person und/oder Merkmale der Umgebung der Person umfassen. Diese
anderen Merkmale werden weitgehend herausgelöscht, auf ähnliche Weise zu vielen der
Merkmale des Auges, so dass nur der helle Fleck 88 innerhalb
des Differenzbildes verbleibt.
-
Licht
aus den zwei Lichtquellen 70 und 72 kann in Pulsen
emittiert werden, die mit der Rahmenrate des Detektors 74 synchronisiert
sind. Wenn z. B. der Detektor bei einer Rahmenrate von 30 Rahmen pro
Sekunde arbeitet, wird das Licht bei einer Rate von 30 Pulsen pro
Sekunde emittiert. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Pulsen
kontinuierlich auftritt. Wenn z. B. die Rahmenrate 30 Rahmen
pro Sekunde ist, können
vier Pulse für
vier Dreißigstel
einer Sekunde emittiert werden, wobei keine Lichtpulse über die
verbleibenden 26 Dreißigstel
der Sekunde emittiert werden. Es ist möglich, dass ausreichend Informationen
während
des kleinen Teils der Sekunde gesammelt werden, mit einer reduzierten
Wahrscheinlichkeit, die Person abzulenken.
-
Das
Licht aus den Lichtquellen 70 und 72 aus 6 kann
von derselben Wellenlänge
sein oder nicht. Bei einem Ausführungsbeispiel,
bei dem Licht im Wesentlichen bei derselben Wellenlänge emittiert wird,
können
die Lichtquellen zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert sein. Das
heißt,
z. B. kann ein Puls aus der ersten Lichtquelle 70 emittiert
werden, gefolgt von einem Puls aus der zweiten Lichtquelle 72 usw.
für die
Länge eines
Strahls. Im Allgemeinen ist es wünschenswert,
dass die Lichtquellen sich mit dem Emittieren von Lichtpulsen abwechseln,
um aufeinander folgende Aufachsen- und Außerachsen-Rahmen aus Bildinformationen
zu erzeugen. Zum Beispiel können
gerade nummerierte Rahmen Pulsen der ersten Lichtquelle zugeordnet
sein, während
ungerade nummerierte Rahmen Pulsen der zweiten Lichtquelle zugeordnet
sind. Da der Rahmenerwerb schnell ist, sind die Bilder sehr ähnlich, was
Bewegungsartefakte reduziert und daher den Prozess des Findens der
Differenz zwischen zwei aufeinander folgenden Rahmen erleichtert.
-
Als
eine Alternative zum Erzeugen eines Differenzbildes auf der Basis
von zwei aufeinander folgend erworbenen Informationsrahmen können die Bildrahmen
gleichzeitig gesammelt werden. Dies ist möglich, wenn die Bilddatensammlung
durch optische Eigenschaft unterschieden wird, wie z. B. Wellenlänge, Modulation
oder Polarisation. Wenn z. B. das Licht, das aus der ersten Lichtquelle 70 aus 6 emittiert
wird, eine unterschiedliche Wellenlänge zu dem Licht ist, das aus
der zweiten Lichtquelle 72 emittiert wird, kann das Licht
im Wesentlichen gleichzeitig emittiert werden. Bei einem solchen
Ausführungsbeispiel
wird die Wellenlänge,
die die stärkste
retinale Antwort ergibt, durch die Lichtquelle verwendet, die am
nächsten
zu dem Detektor 74 ist. Gemessen auf einem herkömmlichen
siliziumbasierten Detektor ist das retinale Antwortsignal üblicherweise stärker bei
Wellenlängen
von 800 Nanometern (nm) im Gegensatz zu 950 nm. Im Allgemeinen ist
es wünschenswerter,
die kürzere
Wellenlänge
zu der Aufachsen-Lichtquelle zuzuordnen.
-
Eine
Modulation kann ferner verwendet werden, um eine Unterscheidung
des Lichts von den zwei Lichtquellen zu ermöglichen. Zum Beispiel kann ein
synchroner (verriegelungs- oder phasenempfindlicher) Erfassungslösungsansatz
angewendet werden. Im Allgemeinen wird bei einem synchronen Erfassungslösungsansatz
eine Lichtquelle (z. B. ein Laser) durch einen Schneider „geleitet", der das Licht bei
einer ausgewählten
Frequenz moduliert. Eine direkte elektrische Modulation von bestimmten
Lichtquellen, wie z. B. Halbleiter-Lichtemittierungsdioden, ist
ebenfalls möglich.
Das Synchronisierungsausgangssignal des Schneiders, moduliert bei
der ausgewählten
Frequenz, wird in einen Fangverstärker eingegeben. Das Signal,
das durch den Detektor 74 empfangen wird, wird ferner in
den Fangverstärker eingegeben.
Der Fangverstärker
mischt das Synchronisierungsausgangssignal des Schneiders mit dem
optisch erfassten Signal. Ein Schmalbandfilter (um die ausgewählte Frequenz)
wird angewendet, was ein Signal bei ungefähr der ausgewählten Frequenz
ergibt. Als ein Ergebnis kann das Signal von Signalen unterschieden
werden, die bei einer unterschiedlichen ausgewählten Frequenz moduliert wurden,
und von Signalen, die unmoduliert sind.
-
Wenn
das Licht aus beiden Lichtquellen 70 und 72 im
Wesentlichen gleichzeitig emittiert wird, werden die Aufachsen- und Außerachsen-Rahmen im
Wesentlichen gleichzeitig durch den Detektor 74 oder ein
Paar von Wellenlängen-selektiven
Detektoren erworben. Als ein Ergebnis können Bewegungsartefakte beseitigt
werden und Zeitgebungseinschränkungen,
die dem Detektor auferlegt sind, können gelockert werden. Ferner
kann die Zeitgebung zwischen aufeinander folgenden Messzyklen weniger
kritisch sein. Dies ermöglicht,
dass die Zeit zwischen aufeinander folgenden Messzyklen erhöht wird,
ohne die Zuverlässigkeit
des Prozesses zu gefährden.
Zum Beispiel können
Bilder einmal pro Sekunde erworben werden und nicht viermal pro
Sekunde. Die Vorteile, die durch Erhöhen des Messzyklus realisiert
werden, umfassen eine erhöhte
Empfindlichkeit für
die erfassten Bilder, reduzierte Bildhandhabungsanforderungen, niedrigere
Kosten und eine verringerte Belichtung der Person.
-
Unter
Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen für die zwei Lichtquellen 70 und 72 können die Aufachsen-
und Außerachsen-Rahmen
unter Verwendung verschiedener Verfahren erworben werden. Einige
dieser Verfahren umfassen das Verwenden von Massenoptik, während andere
Sensoren mit pixelbasierten Filtern verwenden.
-
Eine
Polarisierung ist eine alternative Basis zum Trennen der zwei Signale.
Bei einem Ausführungsbeispiel
emittiert die erste Lichtquelle 70 Licht, das in einer
Richtung polarisiert ist, während
die zweite Lichtquelle 72 Licht emittiert, das in einer
orthogonalen Richtung polarisiert ist. Üblicherweise werden zwei Detektoren
verwendet, und nicht der einzelne Detektor 74, der in 6 gezeigt
ist. Geeignete Polarisierer können
vor den Detektoren positioniert sein oder ein Polarisierungsstrahlspalter
kann verwendet werden.
-
Während 6–9 ein
mögliches
Ausführungsbeispiel
der Positionierung von verschiedenen Systemkomponenten und ein mögliches
Ausführungsbeispiel
der Augenerfassungsverarbeitung darstellen, können Modifikationen durchgeführt werden, ohne
von der Erfindung abzuweichen. Das Verfahren und das System können auf
der Basis der Anwendung modifiziert werden, um die Vorteile zu maximieren,
die durch die Erfindung bereitgestellt werden.