Een batterijloze eye-tracking-bril, ontwikkeld aan Dartmouth College, zou een nog realistischere ervaring kunnen creëren voor liefhebbers van augmented reality. De nieuwe technologie verbetert de spelerbediening voor gaming en zorgt voor nauwkeurigere beeldweergaven.

Een hoog stroomverbruik en hoge kosten hebben ervoor gezorgd dat eye-trackers uit de huidige augmented reality-systemen zijn geweerd. Door gebruik te maken van nabij-infraroodlampen en fotodiodes, Dartmouth's DartNets Lab heeft een energiezuinig, draagbaar systeem dat snelle oogbewegingen volgt en handsfree invoer van systeemopdrachten mogelijk maakt.

De glazen, die ook kan helpen bij het bewaken van de menselijke gezondheid, worden geïntroduceerd op MobiCom 2018 die plaatsvindt van 29 oktober tot 2 november in New Delhi, Indië.

"Dit is een opwindende vooruitgang voor gamers, ontwikkelaars en andere gebruikers van slimme brillen, " zei Xia Zhou, een universitair hoofddocent computerwetenschappen bij Dartmouth en projectleider, "het is de allereerste eyetracker die in je dagelijkse bril past en zonder batterijen werkt."

Het gebruik van de ogen als effectieve invoerapparaten in mens-naar-computer interactiesystemen zoals videogames vereist nauwkeurige tracking van snelle oogbewegingen op submillimeterniveau. Ideale volgapparatuur moet draagbaar zijn en weinig stroom verbruiken om veelvuldig opladen te voorkomen. Tot nu toe, een dergelijk systeem heeft niet bestaan.

Volgens het onderzoeksteam van Dartmouth, bestaande draagbare eye-trackers schieten tekort, voornamelijk vanwege het onvermogen om hoge trackingprestaties te combineren met een laag energieverbruik. De meeste trackers gebruiken camera's om oogbeelden vast te leggen, die intensieve beeldverwerking vereisen en resulteren in hoge kosten en de noodzaak van onhandige externe batterijpakketten.

"We hebben gekozen voor een minimalistische aanpak die echt rendeert in stroomverbruik en vormfactor, " zei Tianxing Li, een doctoraat student aan Dartmouth en auteur van het onderzoekspaper. "Het nieuwe systeem opent een breed scala aan toepassingen voor eye-tracking-toepassingen."

Om het Dartmouth-systeem te laten werken, onderzoekers nodig hadden om het traject te detecteren, snelheid, en versnelling van de pupil van het oog zonder camera's. Nabij-infraroodlampen worden gebruikt om het oog vanuit verschillende richtingen te verlichten, terwijl fotodiodes patronen van gereflecteerd licht waarnemen. Die reflecties worden gebruikt om de positie en diameter van de leerling in realtime af te leiden via een lichtgewicht algoritme op basis van begeleid leren.

Het prototype is gebouwd met kant-en-klare hardwarecomponenten en geïntegreerd in een gewone bril die vier stadia van oogbewegingen volgt, ook wel fixatie genoemd. vlotte achtervolging, saccade en knipperen. Experimenten toonden aan dat het systeem een ​​superhoge nauwkeurigheid bereikt met een lage fout voor het volgen van de pupil.

"Door het type oogbeweging te detecteren, het systeem kan detectie en berekening aanpassen. Sommige bewegingen hebben voorspelbare banen, waardoor het systeem de volgende pupilpositie kan afleiden en het energieverbruik tot een minimum kan beperken", aldus Li.

Met een stroomverbruik dat honderden keren lager is dan de huidige systemen, de Dartmouth eye-tracker kan worden aangedreven door energie die wordt geoogst uit binnenverlichting, wat betekent dat er geen batterijen nodig zijn. Het batterijloze eye-tracker systeem is ook makkelijker te integreren in een gewone bril.

Volgens de krant:"Hoewel het oogsten van zonne-energie uitgebreid is bestudeerd in de literatuur, voor zover wij weten, er zijn geen systematische metingen geweest met opstellingen die vergelijkbaar zijn met de onze." De lay-out van het Dartmouth eye-tracker-systeem is uniek gemaakt door de verticale plaatsing van zonnecellen aan de zijkant van de armen van de bril om energie te oogsten uit binnenverlichting onder verschillende gebruikers activiteiten.

Het goedkope systeem kan worden gebruikt voor augmented reality-spel- en weergavesystemen. Door nauwkeurigere metingen van de oogpositie mogelijk te maken, het systeem kan op een dag de noodzaak voor handcontrollers elimineren en kan resulteren in een efficiëntere weergave van afbeeldingen door weergavesystemen, wat betekent dat afbeeldingen van hogere kwaliteit zijn.

Het onderzoek is uitsluitend binnenshuis uitgevoerd omdat sterk infrarood licht buitenshuis de lichtsensoren in het huidige prototype kan verzadigen. Toekomstig onderzoek omvat het aanpassen van de lichtsensorversterking in het systeem voor gebruik buitenshuis en het verbeteren van de detectie van bepaalde snelle oogbewegingen.

Met meer vooruitgang, continue eye-tracking kan ook worden gebruikt om gezondheidsproblemen te identificeren, zoals psychische stoornissen, om cognitieve toestanden zoals vermoeidheid te detecteren, en om de effectiviteit van klinische behandelingen te beoordelen. Toekomstige modellen zullen ook worden geoptimaliseerd voor een meer geminiaturiseerde look en nog betere integratie in gewone brillen met verschillende vormen.