眼动追踪:全新的人机交互体验

视线接触激活。眼动追踪,结合现有的输入功能,开启了全新的电子设备操控方式
22.06.2016
类型:  产品

通过视线接触进行信息交互,凭直觉操控电子设备

强大的电脑芯片、高效的红外 LED 以及现代化的摄像传感器,让先前复杂的眼动追踪系统如今能够适应电子消费品应用程序的各种需要。借助这些系统,电子设备可以检测用户的眼球运动,从而识别用户的下一步意图。结合现有的输入方法,眼动追踪开启了丰富的人机直觉交互新体验。

E眼动追踪系统可以检测人的眼球运动以及注视方向。起初,人们开发眼动追踪系统是出于市场调研、行为分析和合用性研究的目的。其中许多系统采用红外光照射用户的眼睛,并通过摄像机获取图像,然后根据图像数据计算眼球运动。因此,这些系统需要特制的高质量摄像机、光源和软件,有时还需要加装硬件加速器来处理海量的图像数据。而今天,借助极其强大的芯片、紧凑型摄像传感器和现代化的高功率 LED,可以将眼动追踪功能集成到智能手机等电子设备上。其实,在许多电子设备上,都搭载着摄像传感器和红外光源,只不过它们是用来实现面部识别、虹膜识别等其他功能。因此,接下来需要的就是一款合适的软件,将眼动追踪作为一个附加功能加以集成。

现代化的眼动追踪系统基于红外 LED (IRED) 和高分辨率摄像传感器,它们分别用于照射人眼和记录眼球反射的光线。然后,由图像处理算法根据这些原始数据计算瞳孔的位置,再由专用软件利用屏幕等参照物的位置信息确定用户所注视的具体位置。红外照明可以确保虹膜与瞳孔之间所需的对比度,不管眼睛是什么颜色,尤其是在黑暗中或屏幕背光非常明亮的时候。

这些系统目前的探测距离可达一米。智能手机和平板电脑的工作距离通常在 30 cm 左右,而台式电脑则通常在 60 cm 左右。屏幕分辨率对应于眼睛的光栅尺寸,平板电脑约为 1 cm,电脑则约为 2 cm。所用的红外 LED 数量以及发射器和摄像头的具体排列取决于应用的类型,即工作距离的长短和覆盖面积的大小。此外,还会因所采用的眼动追踪软件而有所不同,这是因为几何设计也要看各种算法能否可靠地检测瞳孔的转向。一般而言,发射器和摄像传感器须按特定角度进行布局,彼此之间需保持一定距离,以避免眼镜的炫光或者从眼球到传感器的直接反射。距离越大,信号质量越好,用户与设备间最佳距离的选择空间就越灵活。

针对这类应用,欧司朗特别开发了 Oslon Black 系列产品,其中 SFH 4715A 的光电效率达到创纪录的 48%。这款 850 nm 发射器在 1 A 工作电流下典型光输出为 770 mW,是目前此工作电流下效率最高的 IRED。甚至还可以采用纳米堆叠技术,在一颗芯片上提供两个发射中心,堆叠布置,获得更高的输出。工作电流为 1 A 时,SFH 4715AS 的典型光输出为 1340 mW。它提供 90 度和 150 度发射角两种版本,涵盖许多不同的设计。Oslon Black 版本在 1 A 工作电流下光输出为 990 mW,是理想的 940 nm 光源。
元件高度低至 2.3 mm,是这款 IRED 的一个独特特点,因此不仅适用于今天的智能手机,也适用于下一代更为纤薄的电子设备。