当前位置:

OFweek电子工程网

传感技术

正文

目光接触——眼睛巩膜线圈追踪虚拟现实

导读: 精确和高速的人眼追踪在确保虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的关键场景方面至关重要。人眼追踪可以确保一种新的凝视介导输入(gaze mediated input)和技术如视网膜中央凹的渲染,它可以通过聚焦用户目光位置的渲质量降低AR/VR所需要的计算量。

  OFweek电子工程网讯 简介

  精确和高速的人眼追踪在确保虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的关键场景方面至关重要。人眼追踪可以确保一种新的凝视介导输入(gaze mediated input)和技术如视网膜中央凹的渲染,它可以通过聚焦用户目光位置的渲质量降低AR/VR所需要的计算量,戴着头盔显示器(HMD)时无法使用传统的运动捕捉系统。高精度的人眼追踪也可以确保学习,人类的前庭视觉系统如何响应虚拟现实。

目光接触——眼睛巩膜线圈追踪虚拟现实

图1 人眼巩膜线圈跟踪器可以夹在HMD上且不需要使用头部安装或房间大小的磁场线圈

  现有的可穿戴式人眼追踪系统的研究主要集中于使用和提高最优的追踪技术。然而,高分辨率人睛追踪最高标准仍然是用巩膜搜索线圈(SSC)进行磁辐射跟踪。巩膜线圈追踪可以用高时间(大于1KHz)和空间分辨率(校准误差小于0.1)记录小幅度的运动。该项技术中,头部放在大亥姆霍兹线圈( large Helmholtz coils可以产生均匀磁场)之间。钢丝圈嵌入在硅环(放置在眼睛的巩膜处)中。磁场根据它的方向诱导巩膜线圈中的电压。系统通过检查线圈引出的细线诱导的电压大小,来估计眼睛的方向。

  SSC追踪最大的局限是:它需要一个大的直径为几米的发电机线圈,或者需要头部约束如:咬棒或腮托。为了克服这一限制,我们提出了一种与HMD兼容的可穿戴式巩膜搜索线圈追踪系统,如那些使用在虚拟现实系统中的一样。通过直接在HMD安装较小的发电机线圈,如图1所示,我们约束线圈相对于头部的位置允许对象自由地移动,并消除头部固定/房间大小的线圈的需求。

  插入巩膜搜索线圈是一个固有的侵入性程序,通常通过局部麻醉的方式进行,并且要求有一个训练有素的技术人员进行监督。因此我们不建议消费者在VR/AR系统中使用巩膜线圈追踪器。我们只希望研究者在需要高精度、高时空分辨率追踪和空间分辨率的可穿戴HMD情景中使用它。例如,物理学研究人员可以使用我们的系统获得高分辨率的数据,来研究注视期间眼睛发生的微颤(0.2度)运动,同时在HMD上呈现视觉目标,以便更好的理解眼睛的行为变化。现存基于视觉的HMDs人眼追踪器通常没有足够的精度和时间分辨率,来进行这些方面的学习。我们同样想鼓励研究人员考虑用SSC系统获得地面实况数据,用于评估更多传统的光学人眼追踪系统。我们系统还有一个可能的应用是在医学领域,巩膜线圈追踪是微妙的前庭诊断,眼科和神经系统疾病的黄金标准。

  本文具体的贡献如下:

  1.用于高速度和高精度人眼追踪(不需要外界的仪器仪表)的可移动,头戴式系统。

  2.独特的线圈放置位置确保重建凝视和巩膜线圈在空间中的位置 。

  3.由较小的发电机线圈创建的用于不同领域的校准技术。

  4.五级自由度的高精度机器测试,它允许使我们能够彻底地描述磁场,并确保评估的准确性以及一个独立于用户固定精度的精准SSC追踪系统。

  背景和相关工作

  在该部分,我们讨论了有关磁场人眼追踪器和SSC系统的工作原理和研究。同时我们也浅谈了磁场人眼追踪器的替代方法(视频,电图)。

  人眼追踪系统

  基于视频的追踪是人眼追踪最常用的方法。高终端的商业视频人眼追踪系统如 the SR Research EyeLink 1000 Plus,可以用0.33度的精度在1000Hz进行简化。Tobii和SMI的商业可穿戴人眼追踪系统,采用了红外照明的轻型眼镜形式。这些系统通常有着0.5度的精准度和60Hz到100Hz的输出数据,但它不是设计来兼容HMD的。Dual Purkinje追踪是一种可替代的高精度时间跟踪技术,但它需要复杂的镜子组和伺服电机,这使得头戴式显示器的实现变得更加困难。了解更多关于基于视频的可穿戴追踪器的观点,见Bulling和他同事的评论。

  基于视频的人眼追踪方法最近被用于HMD。例如SMI追踪系统可用作Oculus Rift DK2和Samsung Gear VR的附加软件包。在60Hz的数据速率下达到0.5度到1度的精准度。Arrington Research和 Tobii的附加解法表现出了相同的性能。尽管解法会随着时间推移而改善,当前的解法数据速率和精度非常低,而且是专为一个特定的HMD视觉设计的。

1  2  3  4  5  6  7  下一页>  
责任编辑:Zack
免责声明: 本文仅代表作者个人观点,与 OFweek电子工程网 无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实, 对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅 作参考,并请自行核实相关内容。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码: