Las gafas de seguimiento ocular sin batería desarrolladas en Dartmouth College podrían crear una experiencia aún más realista para los entusiastas de la realidad aumentada. La nueva tecnología mejora los controles del jugador para los juegos y permite exhibiciones de imágenes más precisas.

El alto consumo de energía y el alto costo han mantenido a los rastreadores oculares fuera de los sistemas de realidad aumentada actuales. Mediante el uso de fotodiodos y luces de infrarrojo cercano, DartNets Lab de Dartmouth ha creado un sistema portátil que rastrea los movimientos oculares rápidos y permite la entrada de comandos del sistema con las manos libres.

Los lentes, que también puede ayudar a controlar la salud humana, se presentarán en MobiCom 2018 que tendrá lugar del 29 de octubre al 2 de noviembre en Nueva Delhi, India.

"Este es un avance emocionante para los jugadores, desarrolladores y otros usuarios de gafas inteligentes, "dijo Xia Zhou, profesor asociado de informática en Dartmouth y líder del proyecto, "Es el primer rastreador ocular que cabe en las gafas de todos los días y funciona sin pilas".

El uso de los ojos como dispositivos de entrada efectivos en los sistemas de interacción de persona a computadora, como los videojuegos, requiere un seguimiento preciso de los movimientos oculares rápidos a un nivel submilimétrico. Los dispositivos de rastreo ideales deben ser portátiles y consumir bajos niveles de energía para eliminar la carga frecuente. Hasta ahora, no ha existido tal sistema.

Según el equipo de investigación de Dartmouth, los rastreadores oculares portátiles existentes se quedan cortos principalmente debido a la incapacidad de igualar un alto rendimiento de rastreo con un bajo consumo de energía. La mayoría de los rastreadores usan cámaras para capturar imágenes de los ojos, requiriendo un procesamiento de imágenes intensivo y resultando en altos costos y la necesidad de paquetes de baterías externas torpes.

"Adoptamos un enfoque minimalista que realmente vale la pena en el uso de energía y el factor de forma, "dijo Tianxing Li, un doctorado estudiante en Dartmouth y autor del trabajo de investigación. "El nuevo sistema abre una amplia gama de usos para las aplicaciones de seguimiento ocular".

Para que el sistema Dartmouth funcione, los investigadores necesitaban detectar la trayectoria, velocidad, y aceleración de la pupila del ojo sin cámaras. Las luces de infrarrojo cercano se utilizan para iluminar el ojo desde varias direcciones, mientras que los fotodiodos detectan patrones de luz reflejada. Esas reflexiones se utilizan para inferir la posición y el diámetro de la pupila en tiempo real a través de un algoritmo ligero basado en el aprendizaje supervisado.

El prototipo se construyó con componentes de hardware listos para usar y se integró en un par de anteojos regulares que rastrean cuatro etapas del movimiento ocular conocido como fijación. persecución suave, sacada y parpadeo. Los experimentos demostraron que el sistema logra una precisión súper alta con un bajo error para el seguimiento de la pupila.

"Al detectar el tipo de movimiento de los ojos, el sistema puede adaptar la detección y el cálculo. Algunos movimientos tienen trayectorias predecibles, permitiendo que el sistema infiera la posición posterior de la pupila y minimizando el uso de energía ", dijo Li.

Con un consumo de energía cientos de veces menor que los sistemas actuales, el rastreador ocular de Dartmouth puede funcionar con la energía obtenida de la iluminación interior, lo que significa que no se requieren baterías. El sistema de seguimiento ocular sin batería también es más fácil de integrar en un par de anteojos normales.

Según el documento:"Aunque la recolección de energía solar se ha estudiado ampliamente en la literatura, a lo mejor de nuestro conocimiento, no se han realizado mediciones sistemáticas con configuraciones similares a las nuestras ". El diseño del sistema de seguimiento ocular de Dartmouth se hace único por la colocación de células solares verticalmente en el costado de los brazos de las gafas para recolectar energía de la iluminación interior bajo varios usuarios ocupaciones.

El sistema de bajo costo se puede utilizar para juegos de realidad aumentada y sistemas de visualización. Al permitir mediciones más precisas de la posición del ojo, el sistema puede algún día eliminar la necesidad de controladores manuales y puede resultar en una representación más eficiente de las imágenes por los sistemas de visualización, lo que significa imágenes de mayor calidad.

El estudio se realizó exclusivamente en interiores porque la fuerte luz infrarroja en el exterior puede saturar los sensores de luz en el prototipo actual. La investigación futura incluye adaptar la ganancia del sensor de luz en el sistema para uso en exteriores y mejorar la detección de ciertos movimientos oculares rápidos.

Con más avance, El seguimiento ocular continuo también se puede utilizar para identificar problemas de salud como trastornos mentales, para detectar estados cognitivos como la fatiga, y evaluar la eficacia de los tratamientos clínicos. Los modelos futuros también se optimizarán para una apariencia más miniaturizada e incluso una mejor integración en gafas normales con varias formas.