Pemantauan mata memainkan peran mendasar dalam headphone virtual dan augmented reality terbaru dan merupakan teknologi penting dalam industri hiburan, penelitian ilmiah, ilmu medis dan perilaku, bantuan pengemudi otomotif dan teknik industri. Namun, melacak gerakan mata manusia dengan presisi tinggi adalah tantangan yang mengecewakan.
Mata – foto ilustratif. Kredit Gambar: Pixabay (Lisensi Pixabay GRATIS)
Peneliti dari University of Arizona James C. Wyant College of Optical Sciences Sekarang mereka telah menunjukkan pendekatan inovatif yang dapat merevolusi aplikasi pemantauan mata. Studi Anda, diterbitkan Dalam komunikasi alam, menemukan bahwa integrasi teknik gambar 3D yang kuat yang dikenal sebagai deflektometri dengan komputasi canggih Ini memiliki potensi untuk secara signifikan meningkatkan negara -dari teknologi pemantauan okular.
“Metode pemantauan mata saat ini hanya dapat menangkap informasi terarah dari globe mata dari beberapa titik permukaan yang langka, paling banyak selusin,” katanya Florian Willomitzer, Associate Professor of Optical Sciences dan peneliti utama penelitian ini. “Dengan metode berbasis Deflectometry kami, kami dapat menggunakan informasi lebih dari 40.000 titik permukaan, secara teoritis bahkan jutaan, semua diekstraksi dari gambar kamera instan tunggal.”
“Lebih banyak titik data memberikan lebih banyak informasi yang dapat digunakan berpotensi untuk secara signifikan meningkatkan keakuratan estimasi manajemen tampilan,” kata Jiazhang Wang, seorang peneliti postdoctoral di Laboratorium Willomitzer dan penulis pertama penelitian. “Ini sangat penting, misalnya, untuk memungkinkan aplikasi generasi berikutnya dalam realitas virtual. Kami telah menunjukkan bahwa metode kami dapat dengan mudah meningkatkan jumlah titik data yang diperoleh dengan faktor lebih dari 3.000, dibandingkan dengan pendekatan konvensional.”
Deflectometry adalah teknik gambar 3D yang memungkinkan pengukuran permukaan reflektif dengan presisi yang sangat tinggi. Aplikasi deflektometri umum termasuk pemindaian cermin teleskop besar atau optik kinerja tinggi lainnya untuk ketidaksempurnaan atau penyimpangan sekecil apa pun dalam bentuk yang ditentukan.
Mengambil keuntungan dari kekuatan deflektometri untuk aplikasi di luar inspeksi permukaan industri Ini adalah fokus penelitian yang hebat dari kelompok penelitian Willomitzer di U of a Gambar Komputer 3D dan Pengukuran Komputasi. Tim Imparajas Deflectometry dengan metode komputasi canggih yang biasanya digunakan dalam penelitian visi komputer. Lagu penelitian yang dihasilkan, yang disebut Willomitzer “Deflectometry Computational”, mencakup teknik untuk analisis lukisan dan karya seni, metode gambar 3D berdasarkan tablet untuk mengukur bentuk lesi kulit dan tindak lanjut -UP.
“Kombinasi unik dari teknik pengukuran yang tepat dan komputasi canggih memungkinkan mesin ‘untuk melihat yang tidak terlihat,’ memberi mereka ‘visi manusia super’ di luar batas apa yang dapat dirasakan manusia,” kata Willomitzer.
Dalam penelitian ini, tim melakukan percobaan dengan peserta manusia dan model mata buatan yang realistis. Tim mengukur arah visualisasi subjek penelitian dan mampu melacak arah mereka sebagai tampilan antara 0,46 dan 0,97 derajat. Dengan model mata buatan, kesalahannya hanya 0,1 derajat.
Alih -alih mengandalkan beberapa sumber cahaya titik inframerah untuk memperoleh informasi tentang pantulan permukaan mata, metode baru menggunakan layar yang menunjukkan pola cahaya terstruktur yang dikenal sebagai sumber pencahayaan. Masing -masing lebih dari 1 juta piksel di layar dapat bertindak sebagai sumber cahaya titik individu.
Saat menganalisis deformasi pola yang ditunjukkan saat mereka mencerminkan permukaan mata, para peneliti dapat memperoleh data permukaan 3D yang tepat dan padat dari kornea, yang tumpang tindih pupil dan area putih di sekitar pupil, yang dikenal sebagai La Esclera, Wang, Wang menjelaskan.
“Rekonstruksi komputasi kami menggunakan data permukaan ini bersama -sama dengan pembatasan geometris yang diketahui pada sumbu optik mata untuk secara tepat memprediksi arah tampilan,” katanya.
Dalam studi sebelumnya, tim telah mengeksplorasi bagaimana teknologi dapat diintegrasikan dengan sempurna dengan realitas virtual dan sistem realitas augmented dengan potensi penggunaan pola terintegrasi tetap dalam kerangka headphone atau kandungan visual headphone itu sendiri, apakah mereka adalah gambar atau video tetap, seperti pola yang dipantulkan pada permukaan mata. Ini secara signifikan dapat mengurangi kompleksitas sistem, kata para peneliti. Selain itu, versi masa depan dari teknologi ini dapat menggunakan cahaya inframerah alih -alih cahaya yang terlihat, memungkinkan sistem berfungsi tanpa mengganggu pengguna dengan pola yang terlihat.
“Untuk mendapatkan informasi arah sebanyak mungkin dari kornea dan sklera mata tanpa ambiguitas, kami menggunakan definisi stereo yang dikombinasikan dengan algoritma optimasi permukaan baru,” kata Wang. “Teknik ini menentukan tampilan tanpa membuat asumsi yang kuat tentang bentuk atau permukaan mata, seperti yang dilakukan metode lain, karena parameter ini dapat bervariasi dari satu pengguna ke pengguna lainnya.”
Dalam “efek samping” yang diinginkan, teknologi baru ini menciptakan rekonstruksi mata superfisial yang padat dan tepat, yang dapat digunakan untuk diagnosis pada pawai dan koreksi gangguan mata spesifik di masa depan, tambah para peneliti.
Menunjuk ke lompatan teknologi berikutnya
Meskipun ini adalah pertama kalinya Deflectometry telah digunakan untuk pemantauan mata, menurut pengetahuan para peneliti, Wang mengatakan: “Sangat menggembirakan bahwa implementasi awal kami telah menunjukkan ketepatan yang sebanding atau lebih baik daripada sistem pemantauan mata komersial dalam eksperimen mata manusia nyata.”
Dengan rencana paten dan pemasaran yang tertunda Peluncuran Teknologi ArizonaInvestigasi Pavimenta jalan bagi era baru pemantauan mata yang kuat dan tepat. Para peneliti percaya bahwa dengan lebih banyak penyempurnaan rekayasa dan optimasi algoritmik, mereka dapat melebihi batas pemantauan mata di luar apa yang telah dicapai sebelumnya menggunakan teknik yang tepat untuk konfigurasi aplikasi dunia nyata. Selanjutnya, tim berencana untuk mengintegrasikan metode rekonstruksi 3D lainnya dalam sistem dan memanfaatkan kecerdasan buatan untuk lebih meningkatkan teknik.
“Tujuan kami adalah untuk menutup tingkat presisi 0,1 derajat yang diperoleh dengan percobaan mata model,” kata Willomitzer. “Kami berharap bahwa metode baru kami memungkinkan gelombang baru teknologi pemantauan okular generasi berikutnya, termasuk aplikasi lain seperti penelitian ilmu saraf dan psikologi.”
Rekan kerja dokumen ini termasuk Oliver Cossirt, seorang profesor teknik listrik dan komputer di Universitas Northwestern, tempat Willomitzer dan Wang memulai proyek, dan Tianfu Wang dan Bingjie Xu, keduanya mantan mahasiswa Northwestern.
Air mancur: Universitas Arizona
