Gli occhiali per il tracciamento oculare senza batteria sviluppati al Dartmouth College potrebbero creare un'esperienza ancora più realistica per gli appassionati di realtà aumentata. La nuova tecnologia migliora i controlli del giocatore per i giochi e consente una visualizzazione delle immagini più accurata.

L'elevato consumo energetico e il costo hanno tenuto i tracker oculari fuori dagli attuali sistemi di realtà aumentata. Utilizzando luci e fotodiodi nel vicino infrarosso, Il DartNets Lab di Dartmouth ha creato un sistema efficiente dal punto di vista energetico, sistema indossabile che tiene traccia dei rapidi movimenti oculari e consente l'immissione a mani libere dei comandi di sistema.

Gli occhiali, che può anche aiutare a monitorare la salute umana, vengono presentati al MobiCom 2018 che si terrà dal 29 ottobre al 2 novembre a Nuova Delhi, India.

"Questo è un progresso entusiasmante per i giocatori, sviluppatori e altri utenti di occhiali intelligenti, " ha detto Xia Zhou, professore associato di informatica a Dartmouth e capo progetto, "è il primo eye tracker che può essere inserito negli occhiali di tutti i giorni e funziona senza batterie."

L'utilizzo degli occhi come dispositivi di input efficaci nei sistemi di interazione uomo-computer come i videogiochi richiede un monitoraggio preciso dei rapidi movimenti oculari a livello sub-millimetrico. I dispositivi di localizzazione ideali dovrebbero essere portatili e consumare bassi livelli di energia per eliminare la ricarica frequente. Fino ad ora, nessun sistema del genere è esistito.

Secondo il team di ricerca di Dartmouth, gli eye tracker indossabili esistenti sono insufficienti principalmente a causa dell'incapacità di abbinare elevate prestazioni di tracciamento a un basso consumo energetico. La maggior parte dei tracker utilizza fotocamere per acquisire immagini degli occhi, richiedono un'elaborazione intensiva delle immagini e comportano costi elevati e la necessità di ingombranti pacchi batteria esterni.

"Abbiamo adottato un approccio minimalista che ripaga davvero in termini di consumo energetico e fattore di forma, " disse Tianxing Li, un dottorato di ricerca studente a Dartmouth e autore del documento di ricerca. "Il nuovo sistema apre una vasta gamma di usi per le applicazioni di eye-tracking".

Per far funzionare il sistema Dartmouth, i ricercatori avevano bisogno di rilevare la traiettoria, velocità, e l'accelerazione della pupilla dell'occhio senza telecamere. Le luci nel vicino infrarosso vengono utilizzate per illuminare l'occhio da varie direzioni, mentre i fotodiodi rilevano i modelli di luce riflessa. Tali riflessioni vengono utilizzate per dedurre la posizione e il diametro della pupilla in tempo reale attraverso un algoritmo leggero basato sull'apprendimento supervisionato.

Il prototipo è stato costruito con componenti hardware standard e integrato in un normale paio di occhiali che tracciano quattro fasi del movimento oculare note come fissazione, inseguimento tranquillo, saccade e lampeggiante. Gli esperimenti hanno dimostrato che il sistema raggiunge una precisione estremamente elevata con un errore basso per il tracciamento della pupilla.

"Rilevando il tipo di movimento oculare, il sistema può adattare il rilevamento e il calcolo. Alcuni movimenti hanno traiettorie prevedibili, consentendo al sistema di dedurre la successiva posizione della pupilla e riducendo al minimo il consumo di energia", ha affermato Li.

Con un consumo energetico centinaia di volte inferiore rispetto ai sistemi attuali, il tracker oculare Dartmouth può essere alimentato dall'energia raccolta dall'illuminazione interna, il che significa che non sono necessarie batterie. Il sistema di tracciamento oculare senza batteria è anche più facile da integrare in un normale paio di occhiali.

Secondo il documento:"Sebbene la raccolta di energia solare sia stata ampiamente studiata in letteratura, al meglio delle nostre conoscenze, non ci sono state misurazioni sistematiche con configurazioni simili alla nostra." Il layout del sistema eye-tracker Dartmouth è reso unico dal posizionamento di celle solari verticalmente sul lato delle aste degli occhiali per raccogliere energia dall'illuminazione interna sotto vari utenti attività.

Il sistema a basso costo può essere utilizzato per giochi e sistemi di visualizzazione in realtà aumentata. Consentendo misurazioni più precise della posizione degli occhi, il sistema può un giorno eliminare la necessità di controller manuali e può portare a un rendering più efficiente delle immagini da parte dei sistemi di visualizzazione, significa immagini di qualità superiore.

Lo studio è stato condotto esclusivamente all'interno perché la forte luce infrarossa all'esterno può saturare i sensori di luce nell'attuale prototipo. La ricerca futura include l'adattamento del guadagno del sensore di luce nel sistema per l'uso all'aperto e il miglioramento del rilevamento di alcuni rapidi movimenti oculari.

Con più avanzamento, il monitoraggio continuo degli occhi può essere utilizzato anche per identificare problemi di salute come disturbi mentali, per rilevare stati cognitivi come la fatica, e per valutare l'efficacia dei trattamenti clinici. I modelli futuri saranno anche ottimizzati per un aspetto più miniaturizzato e un'integrazione ancora migliore in occhiali normali con varie forme.