在VR/AR、元宇宙風口下，被視為VR技術“最關鍵構成部分”的眼動追蹤技術，也受到了更密切的關注，南昌虛擬現(xiàn)實研究院股份有限公司就在這方面取得了新的進展，一起去了解一下。
在當今社會，虛擬現(xiàn)實(VR)技術和無人機技術正迅速發(fā)展，成為了引領科技創(chuàng)新的重要力量。VR眼動追蹤技術作為虛擬現(xiàn)實技術的一部分，其在游戲、教育、醫(yī)療等行業(yè)的應用已經(jīng)取得了顯著的效果。
本文旨在探討VR眼動追蹤技術在民用無人機方面的應用價值及用戶體驗，以期為未來無人機技術的發(fā)展提供參考。
眼球的表面覆蓋有透明的角膜，中心區(qū)域是瞳孔。瞳孔后方是晶狀體，而視網(wǎng)膜位于眼球的內(nèi)壁上。視網(wǎng)膜上有大量光感受器，包括視桿細胞和視錐細胞。當光線通過瞳孔、晶狀體并投射到視網(wǎng)膜上時，光感受器會產(chǎn)生神經(jīng)信號，這些信號經(jīng)過視神經(jīng)傳輸?shù)酱竽X進行處理。
眼動追蹤設備主要包括攝像頭和光源。光源通常是紅外光，用于照射眼球。攝像頭則負責捕捉眼球的運動，尤其是角膜和瞳孔的位置。通過紅外光反射原理，攝像頭能夠檢測到角膜和瞳孔的相對位置變化。
眼動追蹤設備所捕獲的原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過一系列 算法處理，以確定用戶的注視點。這些算法通常包括圖像預處理、角膜反射點和瞳孔中心點檢測、空間校準、注視點計算等步驟。
二、無人機技術近年來得到了迅速發(fā)展，其應用領域也日益廣泛
用于精準農(nóng)業(yè)，如監(jiān)測作物生長、病蟲害情況，以及進行施肥、噴藥等操作。此外，還可以用于測繪土地資源，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。
在交通領域的應用主要包括道路監(jiān)測、交通管理和交通事故處理。通過無人機實時監(jiān)控交通狀況，可以協(xié)助交通警察對交通違章行為進行處罰，同時提高道路安全。
用于環(huán)境監(jiān)測和保護，例如監(jiān)測森林火災、水污染和空氣質量等。無人機能夠迅速到達難以觸及的區(qū)域，為環(huán)境保護提供實時、準確的數(shù)據(jù)支持。
在新聞報道和攝影領域中，記者和攝影師可以利用無人機捕捉獨特的視角和高質量的圖像，為觀眾呈現(xiàn)更為真實、震撼的畫面。
在建筑現(xiàn)場的監(jiān)測、測量和規(guī)劃方面，通過無人機實時監(jiān)控施工進度和安全狀況，可以確保項目按計劃進行并降低安全風險。
三、VR眼動追蹤技術在許多領域都有廣泛的應用
在虛擬現(xiàn)實游戲中，眼動追蹤技術可以用于實現(xiàn)視線控制、角色互動、選擇菜單等功能，為玩家提供更自然、更直觀的交互方式。
在教育和培訓領域，有助于分析用戶的學習過程和注意力分布，為優(yōu)化教學內(nèi)容和方法提供依據(jù)。
眼動追蹤技術在醫(yī)療領域的應用包括眼科診斷、視覺康復訓練以及神經(jīng)疾病診斷等。
心理學和認知科學，眼動追蹤技術在心理學和認知科學研究中具有重要價值，可以用于研究視覺注意、閱讀理解、記憶、情感反應等心理過程。
四、VR眼動追蹤技術應用于民用無人機領域，在產(chǎn)品價值分析
更精確的操控和便捷的操作方式有助于減少誤操作，從而降低因誤操作引發(fā)的無人機事故風險，提高整體飛行安全性。
提高操控便捷性意味著用戶在學習和操作無人機時所需的時間和精力將減少，降低了用戶的使用門檻，使更多人能夠享受到無人機帶來的便利。
提高操控便捷性意味著操作人員在短時間內(nèi)就能掌握無人機的操作技巧，降低了操作人員的培訓成本和時間。
2016年被廣泛認為是VR元年，隨著VR智能眼鏡、VR跑步機、VR攝影機等等VR虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品相繼問世，眼動追蹤等相關技術開始進入高速發(fā)展階段。這其中也能為用戶帶來更為震撼的視覺感受，隨著眼鏡移動而進行場景的變換，這就像是我們自己的眼睛一樣，那這些VR產(chǎn)品是如何實現(xiàn)眼球追蹤技術的呢?本文介紹兩種MEMS技術在眼動追蹤中的應用。
什么是眼動追蹤
眼動追蹤(Eye Tracking)，是指通過測量眼睛的注視點的位置或者眼球相對頭部的運動而實現(xiàn)對眼球運動的追蹤。眼動儀是一種能夠跟蹤測量眼球位置及眼球運動信息的一種設備，在視覺系統(tǒng)、心理學、認知語言學的研究中有廣泛的應用。
移動端的眼動追蹤技術也開始發(fā)展，蘋果申請了若干相關專利，通過“該技術可以根據(jù)用戶視線延遲顯示屏操作的執(zhí)行，還可以改變用戶界面，生成并執(zhí)行相關信息。例如，當用戶輸入文本時如果出現(xiàn)拼寫錯誤，且眼睛正在注視錯詞，系統(tǒng)將自動修正;如果設備發(fā)現(xiàn)用戶的視線沒有注視錯詞，系統(tǒng)將延遲修正。蘋果認為該功能可以讓操作更直觀?！?該描述來自蘋果2012年9月提交的專利申請)
LG和三星也曾推出過具有眼動追蹤技術的手機。如三星Galaxy SIII就可以通過檢測用戶的眼睛狀態(tài)來控制鎖屏的時間，同時眼球還可以來控制頁面的上下滾動。
無創(chuàng)眼動追蹤
一種比較常用的無創(chuàng)眼動追蹤方式為視頻/圖像捕捉。攝像頭拍攝得到眼部圖片，具有一些可以提取的特征，經(jīng)過某些圖像處理的算法提取出這些特征參數(shù)，從而確定眼球位置，用于判定人眼注視的方向和目標，計算結果由處理器CPU反應于你所使用的VR/AR設備上。
根據(jù)7invensun的介紹，眼圖錄像法和角膜反射法都屬于該類方法。
眼圖錄像法主要是通過辨認眼球的特征如瞳孔外形、異色邊緣(虹膜、虹膜邊界)、近距指向光源的角膜反射來實現(xiàn)眼動跟蹤。根據(jù)云視頻的宣傳，其所提到的能夠讀懂人“眼神意識”的視頻技術，就是基于此項技術。然而虹膜識別+瞳孔運動識別雖然可以捕捉人眼的動作但卻無法檢測到人眼的注視點，這才是最硬的傷!
首先虹膜識別和瞳孔識別都是基于一個平面的，要測量注視點就必須保證頭部是固定的，讓眼睛同頭和注視點的相對位置一致才可以。人眼作為人體最精細的器官之一，注視點轉移僅需要一個微小的動作，而人類僅僅因為呼吸而造成的頭部動作就足以讓測量誤差造成定位偏移。然后我們再退一萬步講，即使頭部是固定的，對于虹膜的識別也沒那么容易，歐洲人的人眼特征較為明顯，識別相對容易，但也不是一個家用普通攝像頭就可以判斷眼球特征的，而亞洲人瞳孔多為深褐色，人眼特征較弱，普通攝像頭幾乎無法捕捉。因此從云視鏈的眼球追蹤技術的出發(fā)點來說，通過眼神就能推送出你想要的信息是不可能的了!
角膜反射法是目前眼球追蹤領域廣泛認可并應用的方法，主要通過攝像頭捕捉人眼特征，通過算法建立人眼二維或者三維注視點估計模型，通過算法判斷人眼動作和注視點。眼球的特殊構造會形成一到多個浦肯野像，基于這種方法的眼球追蹤一般定位第一浦肯野像，通過定標步驟，可以測量出處在垂直平面現(xiàn)實定標點表面上人眼的注視點。
有創(chuàng)眼動追蹤
有創(chuàng)手段包括在眼睛中埋置眼動測定線圈或使用微電極描記眼電圖。眼電圖(electrooculography )檢測方式通過電極測量當眼球移動時的電位變化，其原理是眼球可以被考慮為偶極子。其優(yōu)點是成本低，但普及型差。
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