眼動追蹤對于AR眼鏡的重要性不言而喻，現(xiàn)階段用于AR頭顯的眼動追蹤方案主要都是紅外（IR）LED來實(shí)現(xiàn)的，但是精度并不算高，除非愿意在脖子上再加幾斤鐵倒是可以得到高精準(zhǔn)度。

頭戴式眼動追蹤精度不高的問題，主要可以提到兩點(diǎn)。我們寫過很多文章，經(jīng)常提到AR眼鏡在戶外運(yùn)作的挑戰(zhàn)，這次也不例外，戶外的強(qiáng)光會對紅外的效果產(chǎn)生影響，而且在戶外廣闊的視野的條件下，一點(diǎn)點(diǎn)的錯誤都會被放大無數(shù)倍，將會強(qiáng)烈的影響到用戶體驗(yàn)感。在短距離下使用，就體現(xiàn)不出來這種缺點(diǎn)了。

其次，我們可以把人眼認(rèn)為是一塊凸鏡，對于光線是有折射率的，這將導(dǎo)致光線彎曲。從而使得眼球位置、注視角度、瞳孔半徑都產(chǎn)生了誤差。而解決方案里其實(shí)是忽略了這一點(diǎn)，誤差自然而然是出現(xiàn)了。這種誤差通常能達(dá)到1度，甚至更多。

還不僅僅是凸面的關(guān)系這么簡單，而是與眼角膜的性質(zhì)有關(guān)。在角膜的頂部不會產(chǎn)生折射現(xiàn)象，而在角膜的底部，就會產(chǎn)生屈光現(xiàn)象（也就是發(fā)生折射）。

而且傳統(tǒng)方案不會考慮到眼鏡的滑動會對眼動追蹤造成的影響。

Pupil Labs在其研究中則希望解決這些缺點(diǎn)，而且很輕便，只需要一個(gè)攝像頭就可以完成這項(xiàng)任務(wù)了。讓我們一起來看看吧。

采用了攝像頭而不是紅外，第一個(gè)問題自然而然就迎刃而解了。對于角膜而言，我們第一個(gè)要解決的是它折射率的問題，因?yàn)樵诓煌奈恢媒悄さ恼凵渎适遣煌摹Ｍㄟ^將眼球視為球形，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算，這就得出了各個(gè)位置上角膜的折射率。

對于眼球位置的估計(jì)，使用的方法是回歸模型的方法，這種方法適合于3D眼睛模型的構(gòu)建，并可以對注視進(jìn)行估計(jì)。通過一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)從眼睛中獲取的面部特征加上從模型中獲取的眼睛特征，就可確定眼睛的相關(guān)參數(shù)。

至于注視方向的估計(jì)方法，使用的方法是利用3D眼睛模型進(jìn)行估計(jì)的。傳統(tǒng)方法也是 這樣進(jìn)行的，但是在考慮到眼睛的折射后，就不一樣了，即虹膜的2D輪廓不再是3D虹膜的簡單投影了，尤其是在一些角度更加傾斜的使用環(huán)境下。

對此，Pupil Labs拋棄前人的假設(shè)，使用的是單個(gè)相機(jī)的圖像，來進(jìn)行折射建模估計(jì)眼睛注視的方向。

要確定瞳孔的輪廓和半徑，第一個(gè)就必須要找到瞳孔的中心。傳統(tǒng)方法假設(shè)3D瞳孔的中心就是2D瞳孔的中心，這也是一個(gè)忽略了折射的一個(gè)簡單假設(shè)。Pupil Labs在這里也同樣拋棄前人的方法，使用其眼睛模型來估計(jì)。

他們假設(shè)3D眼睛模型由兩部分球體組成——眼球和角膜。眼球的中心位于E =（sx，sy，sz），曲率半徑為rc，外層覆蓋著不透明的鞏膜。角膜的中心為C，曲率半徑re，為透明。但是也為了便于計(jì)算，設(shè)定角膜內(nèi)的房水為均勻介質(zhì)，有效折射率n=1.3375，虹膜和瞳孔為同心圓，法線平行。光軸為EP線（通過校準(zhǔn)獲得），下面偏移的線就是視軸。

具體的模型計(jì)算丸子醬就不多言了（畢竟看不懂。。。大家看了也頭大），直接來說結(jié)論吧。

綠色的是Pupil Labs的數(shù)據(jù)，紅色的另一個(gè)方案的對比組。

在注視角度變大的時(shí)候（也就是斜著眼睛看人），對比組誤差指數(shù)型增長，甚至能達(dá)到15度的誤差。而Pupil Labs的數(shù)據(jù)結(jié)果十分穩(wěn)定，無論什么時(shí)候性能都十分良好。但是由于模型問題，還會存在離散誤差，對結(jié)果的正確性有一定的影響，而且其模型還是存在一定的系統(tǒng)誤差的。

Pupil Labs提出的新型眼動追蹤方案，就傳統(tǒng)方案忽略了眼角膜折射而造成的誤差進(jìn)行了改正。研究也證明紅外方案的確會有較大誤差和局限性，不顧Pupil Labs的方案似乎還存在一點(diǎn)點(diǎn)問題，不知道完善后能不能得到應(yīng)用呢。