Batterifria eyetracking-glasögon utvecklade vid Dartmouth College kan skapa en ännu mer realistisk upplevelse för augmented reality-entusiaster. Den nya tekniken förbättrar spelarkontrollerna för spel och möjliggör mer exakt bildvisning.

Hög strömförbrukning och kostnad har hållit eyetrackers borta från nuvarande augmented reality-system. Genom att använda nära-infraröda ljus och fotodioder, Dartmouths DartNets Lab har skapat ett energieffektivt, bärbart system som spårar snabba ögonrörelser och tillåter handsfree-inmatning av systemkommandon.

Glasen, som också kan hjälpa till att övervaka människors hälsa, introduceras på MobiCom 2018 som äger rum från 29 oktober till 2 november i New Delhi, Indien.

"Det här är ett spännande framsteg för spelare, utvecklare och andra användare av smarta glasögon, sa Xia Zhou, en docent i datavetenskap vid Dartmouth och projektledare, "det är den första eyetrackern någonsin som kan passa i dina vardagsglasögon och köras utan batterier."

Att använda ögonen som effektiva inmatningsenheter i interaktionssystem mellan människa och dator som videospel kräver precisionsspårning av snabba ögonrörelser på submillimeternivå. Idealiska spårningsenheter bör vara bärbara och förbruka låga nivåer av ström för att eliminera frekvent laddning. Ända tills nu, inget sådant system har funnits.

Enligt Dartmouths forskargrupp, befintliga bärbara eyetrackers misslyckas främst på grund av oförmågan att matcha hög spårningsprestanda med låg energiförbrukning. De flesta spårare använder kameror för att ta ögonbilder, kräver intensiv bildbehandling och resulterar i höga kostnader och behov av otympliga externa batteripaket.

"Vi tog ett minimalistiskt tillvägagångssätt som verkligen lönar sig i energianvändning och formfaktor, sa Tianxing Li, en Ph.D. student vid Dartmouth och författare till forskningsuppsatsen. "Det nya systemet öppnar ett brett utbud av användningsområden för eyetracking-applikationer."

För att få Dartmouth-systemet att fungera, forskare behövde upptäcka banan, hastighet, och acceleration av ögats pupill utan kameror. Nära-infraröda ljus används för att belysa ögat från olika håll medan fotodioder känner av mönster av reflekterat ljus. Dessa reflektioner används för att sluta sig till elevens position och diameter i realtid genom en lättviktsalgoritm baserad på övervakad inlärning.

Prototypen byggdes med hårdvarukomponenter från hyllan och integrerade i ett vanligt par glasögon som spårar fyra stadier av ögonrörelser som kallas fixering, smidig jakt, saccade och blinkande. Experiment visade att systemet uppnår superhög noggrannhet med lågt fel för pupillspårning.

"Genom att upptäcka typen av ögonrörelser, systemet kan anpassa avkänning och beräkning. Vissa rörelser har förutsägbara banor, tillåter systemet att sluta sig till efterföljande pupillposition och minimerar energianvändningen." sa Li.

Med strömförbrukning som är hundratals gånger lägre än nuvarande system, Dartmouth eye tracker kan drivas av energi som hämtas från inomhusbelysning, vilket innebär att inga batterier behövs. Det batterifria eyetracker-systemet är också lättare att integrera i ett vanligt par glasögon.

Enligt tidningen:"Även om solenergiskörd har studerats omfattande i litteraturen, som vi förstår det, det har inte gjorts några systematiska mätningar med inställningar som liknar våra." Layouten av Dartmouth eye-tracker-systemet är unikt genom placeringen av solceller vertikalt på sidan av armarna på glasögonen för att skörda energi från inomhusbelysning under olika användare aktiviteter.

Lågkostnadssystemet kan användas för spel- och displaysystem för augmented reality. Genom att möjliggöra mer exakta mätningar av ögonpositionen, systemet kan en dag eliminera behovet av handkontroller och kan resultera i mer effektiv rendering av bilder av displaysystem, vilket betyder bilder av högre kvalitet.

Studien genomfördes uteslutande inomhus eftersom starkt infrarött ljus utomhus kan mätta ljussensorer i den nuvarande prototypen. Framtida forskning inkluderar anpassning av ljussensorvinsten i systemet för utomhusbruk och förbättrad detektering av vissa snabba ögonrörelser.

Med mer framsteg, kontinuerlig eye tracking kan också användas för att identifiera hälsoproblem som psykiska störningar, att upptäcka kognitiva tillstånd som trötthet, och att bedöma effektiviteten av kliniska behandlingar. Framtida modeller kommer också att optimeras för en mer miniatyriserad look och ännu bättre integration i vanliga glasögon med olika former.