眼球追踪

眼球追踪

什么是眼球追踪 眼球追踪有什么特点

1、 概述

什么是眼球追踪 眼球追踪有什么特点?眼球追踪是一项科学应用技术,用户无需触摸屏幕即可翻动页面。从原理上看,眼球追踪主要是研究眼球运动信息的获取、建模和模拟,用途颇广。而获取眼球运动信息的设备除了红外设备之外,还可以是图像采集设备,甚至一般电脑或手机上的摄像头,其在软件的支持下也可以实现眼球跟踪。

眼球追踪技术是一项科学应用技术,一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪,二是根据虹膜角度变化进行跟踪,三是主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。眼球追踪技术是当代心理学研究的重要技术,广泛运用于实验心理学、应用心理学、工程心理学、认知神经科学等领域。

 


 

2、 科学原理

眼球追踪

当人的眼睛看向不同方向时,眼部会有细微的变化,这些变化会产生可以提取的特征,计算机可以通过图像捕捉或扫描提取这些特征,从而实时追踪眼睛的变化,预测用户的状态和需求,并进行响应,达到用眼睛控制设备的目的。

现有眼球追踪技术的应用
眼球追踪技术在虚拟现实研究中并不新鲜,眼球跟踪常见的实现原理:【1】
1、根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪
2、根据虹膜角度变化进行跟踪
3、主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征
目前在虚拟现实领域中,日本FOVE公司开发出第一台使用眼球追踪技术的虚拟现实头显,FOVE在头盔的眼睛位置嵌入了两个红外线摄像头,摄像头放置在眼镜镜片下,既不会对视线范围产生影响,又能跟踪玩家的瞳孔活动。

 

 


 

3、 支持设备

眼球追踪

 

眼球追踪术的主要设备包括红外设备和图像采集设备。在精度方面,红外线投射方式有比较大的优势,大概能在30英寸的屏幕上精确到1厘米以内,辅以眨眼识别、注视识别等技术,已经可以在一定程度上替代鼠标、触摸板,进行一些有限的操作。此外,其他图像采集设备,如电脑或手机上的摄像头,在软件的支持下也可以实现眼球跟踪,但是在准确性、速度和稳定性上各有差异。

 


 

4、 应用载体

 

手机

在日常生活中,眼球追踪技术最热门的载体是手机。三星和LG都推出了搭载有眼球追踪技术的产品。比如,三星上一代旗舰机三星Galaxy S III就可以通过检测用户眼睛状态来控制锁屏时间,只要检测到用户正盯着手机屏幕,即使用户没有进行任何操作,屏幕也不会关闭。而三星Galaxy s III的发布,则将这一功能进一步延伸:可通过眼球来控制页面上下滚动。此外,LG的Optimus手机也支持通过眼球运动控制视频播放,只要用户转移视线,视频播放器会自动暂停,直至视线重回屏幕。

 

电脑

2013年一家瑞典公司Tobii计划推出一款产品,让旧电脑也能接入眼球追踪。这款设备名叫Rex,是一个电脑外设设备,只要把它放置在屏幕顶部,再通过USB接口接入,用户就能利用视线来控制电脑完成部分操作,比如操控IE页面滚动、使用Windows8地图应用等。

 

汽车

除了电脑和手机,汽车也很有可能是人们最早接触到眼球追踪技术的地方。通用和丰田都已经在这方面有了不小的投入。它能实时模拟驾驶员的视野,提醒驾驶员视线盲区可能存在的危险;当驾驶员眼皮下垂(犯困)或眨眼次数减少(走神)等,它还会发出声音提醒。

 

现在,许多初创企业都在研发眼球追踪技术,其目的是说服虚拟现实设备(如Oculus Rift和HTC Vive)制造商将起整合到下一代设备中。这些初创企业包括SMI、Percept、Eyematic、Fove以及Eyefluence等。虚拟现实媒体公司UploadVR联合创始人威尔·梅森(Will Mason)说:“可以确定,第二代虚拟现实设备上肯定会使用眼球追踪技术,它将成为虚拟现实最重要的组成部分之一。”【2】


目前,在虚拟现实或增强现实环境中,最初选择的常见方式就是移动头部,以便于你的目光聚焦在可点击图标上,然后按下手持遥控器。对于微软HoloLens或Meta 2来说,你可以伸出手通过与全息图互动做出选择。而在Eyefluence技术演示中,所有这一切只需要眼睛瞄准图标,另一只眼睛激活图标即可。

 


 

5、 发展前景

 

眼球追踪技术的发展目前(2013年)还存在不少困难。比如,让机器对人类眼睛动作的真实意图进行有效识别,以判断它是无意识运动还是有意识变化,并不是件容易的事。所以,这项技术在短期内难以成为人类和机器互动的主要方式,但是它对于鼠标、键盘以及触摸等比较成熟的人机交互是一个很好的补充,而且在医疗健康、在线教育、心理研究乃至刑事侦查领域等,都有着广泛的应用前景。

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除了不需要操纵杆、遥控器或手势可以更容易浏览虚拟世界外,眼球追踪技术还将以其他方式彻底改变虚拟现实和增强现实领域。

第一,通过追踪眼球,这种技术可以发信号给虚拟现实设备的GPU,它只需要渲染眼睛观看到的那一刻图像。这意味着,计算能力将获得极大节省。目前,售价700美元的Oculus Rift需要强大的电脑渲染图像,Oculus Rift开发者套件+配套电脑售价超过2000美元。虚拟现实媒体公司UploadVR联合创始人梅森表示:“如果你能节省渲染力量,那将大大降低进入这个消费市场的门槛。”【2】


第二,追踪眼球技术不仅可追踪眼球动作,还能分析个人心情和记录他们目光看到的细节,虚拟/增强现实头盔将能够提供有针对性的内容,或向第三方观察者提供有关佩戴者心情状态、情景意识等方面的信息。


第一种应用可能吸引虚拟广告主,第二种则可被用于帮助急救人员。Eyefluence的投资者Motorola Soluations公司首席技术官保罗·斯坦伯格(Paul Steinberg)表示:“警察和急救人员正在寻找一种眼神注视、释放双手的技术,眼球追踪正好合适。”

 

 


 

6、 参考资料

1、英伟达公布最新眼球追踪技术,将可能改变VR行业  凤凰网.[引用日期2016-07-22]

 2、虚拟现实领域“Next big thing”:眼球追踪 网易[引用日期2016-04-7]

 

 

 

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