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目光接触——眼睛巩膜线圈追踪虚拟现实

本文摘要:概述 准确和高速的人眼跟踪在保证虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的关键场景方面至关重要。人眼跟踪可以保证一种新的看著细胞内输出(gazemediatedinput)和技术如视网膜中央凸的图形,它可以通过探讨用户目光方位的渲质量减少AR/VR所必须的计算出来量,戴着头盔显示器(HMD)时无法用于传统的运动捕猎系统。 高精度的人眼跟踪也可以保证自学,人类的前庭视觉系统如何号召虚拟现实。

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概述  准确和高速的人眼跟踪在保证虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的关键场景方面至关重要。人眼跟踪可以保证一种新的看著细胞内输出(gazemediatedinput)和技术如视网膜中央凸的图形,它可以通过探讨用户目光方位的渲质量减少AR/VR所必须的计算出来量,戴着头盔显示器(HMD)时无法用于传统的运动捕猎系统。

高精度的人眼跟踪也可以保证自学,人类的前庭视觉系统如何号召虚拟现实。图1人眼巩膜线圈跟踪器可以垫在HMD上且不必须用于头部加装或房间大小的磁场线圈  现有的可穿着式人眼跟踪系统的研究主要集中于用于和提升拟合的跟踪技术。

然而,高分辨率人睛跟踪最低标准依然是用巩膜搜寻线圈(SSC)展开磁电磁辐射追踪。巩膜线圈跟踪可以用低时间(小于1KHz)和空间分辨率(校准误差大于0.1)记录大幅度的运动。该项技术中,头部放到大亥姆霍兹线圈(largeHelmholtzcoils可以产生均匀分布磁场)之间。

钢丝圈映射在硅环(摆放在眼睛的巩膜处)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向的细线诱导的电压大小,来估算眼睛的方向。  SSC跟踪仅次于的局限是:它必须一个大的直径为几米的发电机线圈,或者必须头部约束如:嘴巴篮或腮托。为了解决这一容许,我们明确提出了一种与HMD相容的可穿着式巩膜搜寻线圈跟踪系统,如那些用于在虚拟现实系统中的一样。

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通过必要在HMD加装较小的发电机线圈,如图1右图,我们约束线圈相对于头部的方位容许对象权利地移动,并避免头部相同/房间大小的线圈的市场需求。  放入巩膜搜寻线圈是一个固有的侵入性程序,一般来说通过局部麻醉的方式展开,并且拒绝有一个训练有素的技术人员展开监督。

因此我们不建议消费者在VR/AR系统中用于巩膜线圈追踪器。我们只期望研究者在必须高精度、低时空分辨率跟踪和空间分辨率的可穿着HMD情景中用于它。例如,物理学研究人员可以用于我们的系统取得高分辨率的数据,来研究身旁期间眼睛再次发生的微呼吸(0.2度)运动,同时在HMD上呈现出视觉目标,以便更佳的解读眼睛的不道德变化。

现存基于视觉的HMDs人眼追踪器一般来说没充足的精度和时间分辨率,来展开这些方面的自学。我们某种程度想要希望研究人员考虑到用SSC系统取得地面实况数据,用作评估更加多传统的光学人眼跟踪系统。我们系统还有一个有可能的应用于是在医学领域,巩膜线圈跟踪是错综复杂的前庭临床,眼科和神经系统疾病的黄金标准。

  本文明确的贡献如下:  1.用作高速度和高精度人眼跟踪(不必须外界的仪器仪表)的可移动,头戴式系统。  2.独有的线圈摆放方位保证修复看著和巩膜线圈在空间中的方位。

  3.由较小的发电机线圈创立的用作有所不同领域的校准技术。  4.五级维度的高精度机器测试,它容许使我们需要完全地叙述磁场,并保证评估的准确性以及一个独立国家于用户相同精度的精准SSC跟踪系统。  背景和涉及工作  在该部分,我们辩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)。

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  人眼跟踪系统  基于视频的跟踪是人眼跟踪最常用的方法。低终端的商业视频人眼跟踪系统如theSRResearchEyeLink1000Plus,可以用0.33度的精度在1000Hz展开修改。Tobii和SMI的商业可穿着人眼跟踪系统,使用了红外灯光的轻型眼镜形式。

这些系统一般来说具有0.5度的精准度和60Hz到100Hz的输入数据,但它不是设计来相容HMD的。DualPurkinje跟踪是一种可替代的高精度时间追踪技术,但它必须简单的镜子组和伺服电机,这使得头戴式显示器的构建显得更为艰难。

理解更加多关于基于视频的可穿着追踪器的观点,闻Bulling和他同事的评论。  基于视频的人眼跟踪方法最近被用作HMD。

例如SMI跟踪系统可用于OculusRiftDK2和SamsungGearVR的可选软件包。在60Hz的数据速率下超过0.5度到1度的精准度。ArringtonResearch和Tobii的可选求解展现出出有了完全相同的性能。尽管求解不会随着时间推移而提高,当前的求解数据速率和精度非常低,而且是专门一个特定的HMD视觉设计的。


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