AI新节奏！眼球追踪眼镜为增强现实的未来提供了新的途径

“对于游戏玩家，开发者和智能眼镜的其他用户来说，这是一个令人兴奋的进步，”达特茅斯计算机科学副教授兼项目负责人评论

在视频游戏等人机交互系统中使用眼睛作为有效的输入设备需要精确跟踪亚毫米级别的快速眼球运动。理想的跟踪设备应该是便携式的，并且消耗低功率以消除频繁充电。到目前为止，还没有这样的系统。

根据达特茅斯研究团队的说法，现有的可穿戴式眼动仪不足，主要是因为无法匹配高跟踪性能和低能耗。大多数跟踪器使用相机来捕获眼睛图像，需要密集的图像处理并导致高成本和对笨重的外部电池组的需求。

“我们采用了一种极简主义的方法，在功耗和外形尺寸方面确实得到了回报，”博士李天兴说道。达特茅斯大学的学生和研究论文的作者。“新系统为眼球追踪应用开辟了广泛的用途。”

为了使达特茅斯系统工作，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，而光电二极管感测反射光的图案。这些反射用于通过基于监督学习的轻量级算法实时推断瞳孔的位置和直径。

原型采用现成的硬件组件构建，并集成到一副常规眼镜中，可跟踪四个眼球运动阶段，即固定，平滑追踪，扫视和眨眼。实验表明，该系统实现了超高精度，瞳孔跟踪误差小。

“通过检测眼球运动的类型，系统可以适应感知和计算。一些运动具有可预测的轨迹，允许系统推断随后的瞳孔位置并最小化能量使用。” 李说。

功耗比现有系统低数百倍，达特茅斯眼动仪可以通过室内照明采集的能量供电，这意味着无需电池。无电池眼动仪系统也更容易集成到一副普通眼镜中。

根据该论文：“尽管太阳能收集已经在文献中进行了广泛的研究，但据我们所知，没有系统的测量方法与我们的设置类似。” 达特茅斯眼动仪系统的布局通过将太阳能电池垂直放置在眼镜臂的侧面而变得独特，以在各种用户活动下从室内照明获取能量。

低成本系统可用于增强现实游戏和显示系统。通过允许更精确的眼睛位置测量，系统有朝一日可以消除对手动控制器的需求，并且可以通过显示系统更有效地渲染图像，这意味着更高质量的图像。

该研究仅在室内进行，因为室外强红外线可以使当前原型中的光传感器饱和。未来的研究包括在系统中调整光传感器增益以用于户外使用并改善对某些快速眼球运动的检测。

随着更多的进步，持续眼球追踪也可用于识别健康问题，如精神障碍，检测疲劳等认知状态，并评估临床治疗的有效性。未来的型号也将进行优化，以实现更小型化的外观，甚至可以更好地集成到各种形状的普通眼镜中。