美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

发布:科技 时间:2018-11-08 22:39

原标题:美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

眼动追踪技术通过追踪人体眼球运功,来识别用户所处的环境,预测用户的需求及状态,并进行响应,以实现用眼睛控制设备、完成一些操作。目前,许多VR/AR设备都支持眼动追踪技术,为用户带来更自然的交互体验。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

近日,达特茅斯学院DartNets实验室的科研人员在印度新德里举行的MobiCom 2018大会上展示了他们新研发的AR眼镜。这款设备能够精准追踪眼球运动,且不需要用户手动发出指令即可作出响应。这将优化用户对游戏和应用的控制,还能够显示更高清的画面。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

更为特别的是,这个模组通过优化眼球追踪方案,大幅度减少了能耗,只需要配备两片薄太阳能电池板就能为模组供电。同时这也大大降低了成本和功耗。

现有眼动追踪仪存在哪些短板?

游戏等人机交互方式对输入方式的精准度要求很高,对眼动追踪更是如此,其精准度必须达到亚毫米级别。理想的追踪设备应该具备便携、省电、充电次数少等特点,而目前市面上的技术还达不到这些要求。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

据达特茅斯研究团队称,现有的眼动追踪仪的短板在于无法在精准追踪的同时节省功耗。大多数设备使用摄像头识别眼球,这就需要密集的图像处理,因而会大幅增加功耗,并需要大容量电池的支持。市面上如Tobii(约10.4万人民币)等智能眼镜造价昂贵,而且通常会在镜腿上放置电池,整体重量也因此增加。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

无需电池的眼动追踪设备

“对于游戏玩家、开发者以及普通用户来说,这是一次激动人心的突破,”达特茅斯计算机科学副教授兼项目负责人Xia Zhou表示,“这是有史以来第一款能够安装到普通眼镜上的眼动追踪设备。”

如图所示,科研人员在普通眼镜的基础上,加上了眼球追踪装置,镜腿外部的两片薄太阳能电池板提供电力,而二极管和近红外灯管内置于镜框中。此外,眼镜上还搭载了MINI-M4 FOR MSP432主板。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

“我们采用了一种极简的设计,在功耗和外形尺寸方面进行了大幅优化,”达特茅斯博士生兼该技术的论文作者Tianxing Li说。“新系统为眼动追踪应用开辟了广泛的用途。”

为了研发这样的一款设备,研究人员需要在没有摄像头的情况下检测眼睛瞳孔的轨迹、速度和加速度。近红外光用于从各个方向照射眼睛,而光电二极管将感测反射光的图案。通过这些反射光,眼动追踪设备能够利用轻量级算法实时推断瞳孔的位置和直径。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

高精度追踪眼球运动

该设备的原型采用现成的硬件组件构建,并集成到一副普通眼镜中,并能够跟踪四个眼球运动阶段,注视(平均约为200毫秒)、缓慢移动、飞快扫视(500°/s或25cm/s)和眨眼。

追踪这些运动都需要达到高精准度,比如检测精神分裂症要求眼球追踪在至少120Hz刷新率的情况下误差低于3°或15mm,才能够检测到飞快扫视的眼球运动。

为了测试这款设备能够达到的实际效果,团队邀请了22名参与者进行实验。实验表明,该系统实现了超高精度,瞳孔跟踪误差小。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

通过检测眼球运动,系统可以感知和计算运动轨迹,并能够预测眼球接下来的运动。另外该原型与现有的智能眼镜相比,功耗降低了数百倍,而且其太阳能电池板利用室内光发电,十分节能。

美国研究团队开发眼控模组:太阳能供电可安装在普通眼镜

团队希望,有朝一日可以消除人们对手动控制器的需求,并且可以通过屏幕显示系统更有效地渲染图像,这意味着将为用户显示更高质量更为高清的画面。

另外,目前该研究仅在室内进行过测试,因为室外强红外线对于目前原型产品的光敏元件说太过饱和。未来,团队计划继续研究如何让这款新设备在户外也很正常使用,并将进一步加强眼动追踪的精准度。

随着技术的进步,眼动追踪也可用于识别健康问题,如精神障碍,检测疲劳等,并能够评估临床治疗效果。未来的VR/AR设备也将进行优化,比如更加便携轻巧,以方便佩戴。

来源:87870

网站地图