（VRPinea 1月6日訊）現如今，各家VR廠商都在積極探索精確、輕型、緊湊和高成本效益的眼動追蹤系統。對於VR頭顯來說眼動追蹤可以支持一系列的應用，特別是結合眼動追蹤的VR可以用於市場研究、科學研究和人員培訓等。本篇將主要介紹眼動追蹤技術的基本原理，包括眼動追蹤的作用以及七大應用方向。
眼動追蹤的基本概念
所有的眼動追蹤技術都是根據眼球的生理結構實現的，不同的眼動追蹤技術會用到不同的眼球生理特徵，因此在了解眼動追蹤技術之前有必要先了解一下眼球的生理結構。人類眼睛能夠感知周圍環境光線的明暗，主要包括眼球及人眼附屬器官。眼球所接收的外界光線通過視神經傳送給大腦，大腦對接收信號進行分析，支配人眼附屬器官完成眼球的轉動，使視線聚焦在目標區域。
眼動追蹤的基本原理即指當人的眼睛看向不同方向時，眼部會有細微的變化，這些變化會產生可以提取的特徵，計算機可以通過圖像捕捉或掃描提取這些特徵，從而實時追蹤眼睛的變化，預測用戶的狀態和需求，並進行響應，達到用眼睛控制設備的目的。
簡單來說眼動追蹤是測量眼睛運行的過程，目前實現準確眼動追蹤的技術方案有瞳孔角膜反射法、視網膜影像定位、結構光追蹤、角膜反射光強度、視網膜反射光強度、光波導眼動追蹤等方案。
而目前相對成熟的商用級方案，多為採用瞳孔角膜反射法，即通過角膜中心和瞳孔中心的連線進行眼動追蹤。眼球的成像原理是外界光線通過角膜上的光線感知神經末梢，經過瞳孔的小孔成像原理，再次經過晶狀體的折射匯聚到視網膜之上，視網膜將匯聚的光信號轉化為電信號轉遞給大腦。當人們把視網膜中心凹和瞳孔朝向連成一條線段。這也就能夠確定眼球注視點的位置。既可以通過計算角膜中心和瞳孔中心的連線，也可以直接通過視網膜反射來實現眼動追蹤。從實際生產的設備而言，目前主流的眼動追蹤設備，採用的是由一圈紅外燈+1~2枚紅外相機組成的紅外相機陣列用於計算眼動。
隨著VR設備硬體成本的不斷下降，眼動追蹤組件將逐步成為VR設備的標配，那眼動追蹤在未來又會有哪些應用方向？
眼動追蹤技術的七大應用方向
1、注視點渲染
這是未來VR能夠突破現有顯示技術瓶頸的一項核心應用。首先衡量VR頭顯是否清晰的指標是PPD，人類視網膜中央的PPD是60，而人類的核心視場角是水平120°、垂直135°。通過計算，畫面需要達到1億1600萬像素，轉化為螢幕解析度就是24K。雖然目前的科技水平暫時還無法達到，但如果加上了注視點渲染，能夠實現注視點20°範圍內的圖像解析度大幅度提升。那24K的解析度在未來將有機會得以實現。
2、瞳距調節和結合變焦技術解決輻輳調節衝突
眾所周知人們的瞳距是不同的，而基於眼動追蹤的瞳距測量無疑是最為準確的。這一項技術目前也已經應用於Meta Quest Pro之上了。
輻輳調節衝突則是很多使用VR的用戶都會遇到的障礙。簡單來說，VR能夠呈現立體效果，本質上是利用了雙目視差，但單個眼球到畫面的距離是固定的，這就導致了很多人使用VR會出現視覺疲勞，甚至頭暈眼花。基於眼動追蹤就能夠在單眼到圖像距離和雙目視差這兩者衝突之中，更好的選擇平衡點。
3、實現交互
通過眼球注視點停留時間的長短和眼球移動實現交互。比如失去行動能力的漸凍症患者通過眼動裝置實現打字，向家人或者醫護人員傳遞信息；在VR頭顯中可以直接通過眼神來實現《打地鼠》、《水果忍者》這樣的遊戲交互邏輯。
4、生物識別
虹膜特徵具有唯一性，身份認證和虹膜支付。在未來無論是VR還是AR，如何實現快速帳號登陸和支付，眼動追蹤設備同樣能夠實現基於虹膜的身份認證和生物支付。
5、眼動分析
通過對用戶注視點/注視軌跡等眼動數據的分析，得到用戶關注度的產品，從而實現商品陳列布局、廣告投放等優化。
6、虛擬化身
這是目前普通用戶能夠接觸到最多的應用方向，簡單來說，在VR社交應用中，實現虛擬人物和用戶的眼睛朝向的統一。
7、腦部和眼部健康檢測
腦部和眼部健康檢測是Magic leap的一項專利，通過眼底鏡和眼動追蹤的協同作用，檢測視網膜，視盤，黃斑，中央凹和後極，眼底的一些病變和眼睛的健康情況可以反映出腦異常、心臟異常等，比如像老年痴呆（阿爾茨海默症）、自閉症等的篩查。此前我國的七鑫易維基於HTC設備就打造了一款專門針對阿爾茨海默症篩查的系統，硬體上可以選擇採用結合了七鑫易維眼球追蹤產品的HTC VR頭顯，軟體上採用了經過阿爾茨海默症專家研究認證過的專用的眼動任務，如反向眼跳任務（AST）等，用來收集測試者對測試任務的眼動反應。
競爭與挑戰共存
國內外方面在眼動追蹤這一領域，全球範圍內技術積澱和商業案例最多的廠商無疑就是瑞典的Tobii。Meta在前幾年收購的The Eye Tribe，同樣也是Meta Quest Pro上眼動追蹤設備的生產商。蘋果和谷歌則分別收購了 SensoMotoricInstruments和Eyefluence，以此來實現眼動技術相關的儲備。
國內眼動控制技術的佼佼者則是七鑫易維。旗下產品及解決方案覆蓋XR（擴展現實）眼動、眼動分析、溝通輔具等主要應用領域。
由於眼動追蹤技術門檻較高，想要做到專業並非易事。眼動追蹤競爭的本質，是專利技術的競爭，這也是為什麼巨頭紛紛選擇收購而非自研。如今，國內外相關技術廠商正在深研眼動追蹤這項技術並展開激烈的競爭。
希望未來以「七鑫易維」為代表的國內眼動追蹤方案商要更加重視智慧財產權的保護避免被西方國家「卡脖子」，國內XR廠商也要完善對眼動技術相關的儲備。相信全球XR市場也將迎來進一步的突破，而眼動追蹤技術可能成為下一代XR頭顯的標配，未來將給更多用戶帶來創新的應用和體驗。
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