索尼專利顯示，未來(lái)PSVR或可以通過(guò)多個(gè)MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))投影器來(lái)實(shí)現(xiàn)追蹤功能。這個(gè)專利對(duì)PSVR的追蹤性能無(wú)疑是一個(gè)提升，但索尼目前暫時(shí)沒(méi)有披露相關(guān)的計(jì)劃。本文是MEMS在眼動(dòng)追蹤方面的相關(guān)知識(shí)，希望讓幫助用戶對(duì)MEMS在VR領(lǐng)域的應(yīng)用有所了解。

　　眼動(dòng)追蹤(Eye Tracking)，是指通過(guò)測(cè)量眼睛的注視點(diǎn)的位置或者眼球相對(duì)頭部的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)的追蹤。眼動(dòng)儀是一種能夠跟蹤測(cè)量眼球位置及眼球運(yùn)動(dòng)信息的一種設(shè)備，在視覺(jué)系統(tǒng)、心理學(xué)、認(rèn)知語(yǔ)言學(xué)的研究中有廣泛的應(yīng)用。

　　一種比較常用的無(wú)創(chuàng)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(guò)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(biāo)，計(jì)算結(jié)果由處理器CPU反應(yīng)于你所使用的VR/AR設(shè)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。

　　以下為來(lái)自7invensun對(duì)此的介紹

　　眼圖錄像法主要是通過(guò)辨認(rèn)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(lái)實(shí)現(xiàn)眼動(dòng)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(shí)”的視頻技術(shù)，就是基于此項(xiàng)技術(shù)。然而虹膜識(shí)別+瞳孔運(yùn)動(dòng)識(shí)別雖然可以捕捉人眼的動(dòng)作但是卻無(wú)法檢測(cè)到人眼的注視點(diǎn)，這才是最硬的傷!

　　首先虹膜識(shí)別和瞳孔識(shí)別都是基于一個(gè)平面的，要測(cè)量注視點(diǎn)就必須保證頭部是固定的，讓眼睛同頭和注視點(diǎn)的相對(duì)位置一致才可以。人眼作為人體最精細(xì)的器官之一，注視點(diǎn)轉(zhuǎn)移僅需要一個(gè)微小的動(dòng)作，而人類僅僅因?yàn)楹粑斐傻念^部動(dòng)作就足以讓測(cè)量誤差造成定位偏移。然后我們?cè)偻艘蝗f(wàn)步講，即使的頭部是固定的，對(duì)于虹膜的識(shí)別也沒(méi)那么容易，歐洲人的人眼特征較為明顯，識(shí)別相對(duì)容易，但也不是一個(gè)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(wú)法捕捉。因此從云視鏈的眼球追蹤技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，通過(guò)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(lǐng)域廣泛認(rèn)可并應(yīng)用的方法，主要通過(guò)攝像頭捕捉人眼特征，通過(guò)算法建立人眼二維或者三維注視點(diǎn)估計(jì)模型，通過(guò)算法判斷人眼動(dòng)作和注視點(diǎn)。眼球的特殊構(gòu)造會(huì)形成一到多個(gè)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(guò)定標(biāo)步驟，可以測(cè)量出處在垂直平面現(xiàn)實(shí)定標(biāo)點(diǎn)表面上人眼的注視點(diǎn)。

　　有創(chuàng)的手段包括在眼睛中埋置眼動(dòng)測(cè)定線圈或者使用微電極描記眼動(dòng)電圖。眼電圖(electrooculography)檢測(cè)方式通過(guò)電極測(cè)量當(dāng)眼球移動(dòng)時(shí)的電位變化，其原理是眼球可以被考慮為偶極子。其優(yōu)點(diǎn)是成本低，但普及型差。

　　MEMS同樣可以實(shí)現(xiàn)眼球追蹤功能，下面介紹的一項(xiàng)MEMS eye tracking技術(shù)來(lái)自加拿大滑鐵盧大學(xué)的N. Sarkar等人。

　　眼睛與眼角膜具有不同的直徑，這是該設(shè)計(jì)的原理基礎(chǔ)。該方案通過(guò)采用下圖所示的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)在尺寸、價(jià)格、功率、帶寬、準(zhǔn)確性的改進(jìn)。該設(shè)計(jì)使用一束低輻射(1-10μW/cm2)，紅外(850nm)、發(fā)散(~ 50mrad)的光束。光束從激光源發(fā)出后射向掃描儀scanner，掃描儀scanner具有一個(gè)平面，功能類似于鏡子，將入射光束反射。再由掃描儀scanner操控該光束射向眼角膜，然后從角膜表面反射(掠射角從60度到90度)到一個(gè)光電二極管。光電二極管的作用為接受光信號(hào)，產(chǎn)生電信號(hào)。輸出電信號(hào)隨輸入光強(qiáng)增大而增大。隨著眼睛的轉(zhuǎn)動(dòng)，掃描儀scanner控制光束追蹤眼角膜上能夠使光電二極管接受到最大信號(hào)的點(diǎn)。

　　值得注意的是，其光電二極管的表面可作為一個(gè)空間濾波器，使其不需要大面積平坦的微鏡。相應(yīng)地，該設(shè)計(jì)使用了一個(gè)300微米大小的掃描儀(Fresnel zone plate scanner)。其支撐anchor可以實(shí)現(xiàn)掃描儀scanner兩個(gè)自由度(藍(lán)色支撐以及紅色支撐均可旋轉(zhuǎn))的偏轉(zhuǎn)，可以完成光束的較大范圍操縱。

　　下圖為另一種同樣具有兩個(gè)自由度的掃描儀scanner，其工作原理與上圖類似，通過(guò)支撐anchor的旋轉(zhuǎn)對(duì)掃描儀進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而操縱光束的角度。其中間載荷為垂直排列的兩個(gè)cylindrical lens patterns用以投射十字準(zhǔn)線(crosshair)。

　　(進(jìn)行色彩描繪后的掃描儀scanner的掃描電鏡圖)