Óculos de rastreamento ocular sem bateria desenvolvidos no Dartmouth College podem criar uma experiência ainda mais realista para os entusiastas da realidade aumentada. A nova tecnologia melhora os controles do jogador para jogos e permite exibições de imagens mais precisas.

O alto consumo de energia e o alto custo mantiveram os rastreadores oculares fora dos atuais sistemas de realidade aumentada. Usando luzes infravermelhas e fotodiodos, O DartNets Lab de Dartmouth criou um sistema eficiente de energia, sistema vestível que rastreia movimentos rápidos dos olhos e permite a entrada de comandos do sistema com as mãos livres.

Os óculos, que também pode ajudar a monitorar a saúde humana, estão sendo apresentados na MobiCom 2018 que ocorre de 29 de outubro a 2 de novembro em Nova Delhi, Índia.

"Este é um avanço empolgante para os jogadores, desenvolvedores e outros usuários de óculos inteligentes, "disse Xia Zhou, professor associado de ciência da computação em Dartmouth e líder do projeto, "é o primeiro rastreador ocular que cabe em seus óculos do dia a dia e funciona sem baterias."

Usar os olhos como dispositivos de entrada eficazes em sistemas de interação humano-computador, como videogames, requer rastreamento preciso de movimentos rápidos dos olhos em nível submilimétrico. Os dispositivos de rastreamento ideais devem ser portáteis e consumir baixos níveis de energia para eliminar o carregamento frequente. Até agora, nenhum sistema desse tipo existiu.

De acordo com a equipe de pesquisa de Dartmouth, Os rastreadores de olho vestíveis existentes ficam aquém principalmente devido à incapacidade de combinar alto desempenho de rastreamento com baixo consumo de energia. A maioria dos rastreadores usa câmeras para capturar imagens dos olhos, requer processamento intensivo de imagem e resulta em altos custos e na necessidade de baterias externas desajeitadas.

"Adotamos uma abordagem minimalista que realmente compensa no uso de energia e no formato, "disse Tianxing Li, um Ph.D. estudante em Dartmouth e autor do artigo de pesquisa. "O novo sistema abre uma ampla gama de usos para aplicativos de rastreamento ocular."

Para fazer o sistema Dartmouth funcionar, pesquisadores precisavam detectar a trajetória, velocidade, e aceleração da pupila do olho sem câmeras. Luzes infravermelhas são usadas para iluminar o olho de várias direções, enquanto os fotodiodos detectam padrões de luz refletida. Essas reflexões são usadas para inferir a posição e o diâmetro da pupila em tempo real por meio de um algoritmo leve baseado na aprendizagem supervisionada.

O protótipo foi construído com componentes de hardware prontos para uso e integrado em um par de óculos comum que rastreia quatro estágios do movimento ocular conhecido como fixação, busca suave, sacada e piscando. Os experimentos mostraram que o sistema atinge uma precisão superalta com baixo erro para o rastreamento da pupila.

"Ao detectar o tipo de movimento dos olhos, o sistema pode adaptar detecção e computação. Alguns movimentos têm trajetórias previsíveis, permitindo que o sistema deduza a posição subsequente da pupila e minimizando o uso de energia ", disse Li.

Com o consumo de energia centenas de vezes menor do que os sistemas atuais, o rastreador ocular Dartmouth pode ser alimentado por energia coletada da iluminação interna, o que significa que não são necessárias baterias. O sistema de rastreamento ocular sem bateria também é mais fácil de integrar em um par de óculos normal.

De acordo com o artigo:"Embora a captação de energia solar tenha sido amplamente estudada na literatura, para o melhor de nosso conhecimento, não houve medições sistemáticas com configurações semelhantes às nossas. "O layout do sistema de rastreamento ocular de Dartmouth tornou-se único pela colocação de células solares verticalmente nas laterais dos braços dos óculos para coletar energia da iluminação interna sob vários usuários Atividades.

O sistema de baixo custo pode ser usado para jogos de realidade aumentada e sistemas de exibição. Ao permitir medições mais precisas da posição dos olhos, o sistema pode um dia eliminar a necessidade de controladores manuais e pode resultar em uma renderização mais eficiente de imagens por sistemas de exibição, o que significa imagens de maior qualidade.

O estudo foi conduzido exclusivamente em ambientes fechados porque a forte luz infravermelha ao ar livre pode saturar os sensores de luz no protótipo atual. Pesquisas futuras incluem adaptar o ganho do sensor de luz no sistema para uso externo e melhorar a detecção de certos movimentos rápidos dos olhos.

Com mais avanço, O rastreamento ocular contínuo também pode ser usado para identificar problemas de saúde, como transtornos mentais, para detectar estados cognitivos como fadiga, e para avaliar a eficácia dos tratamentos clínicos. Os modelos futuros também serão otimizados para uma aparência mais miniaturizada e uma integração ainda melhor em óculos regulares com vários formatos.