微軟專利提出不同強度分布的IR光來追蹤眼球并節(jié)省功耗

　　眼動追蹤越發(fā)成為頭顯的標(biāo)準(zhǔn)配置，各家廠商都在積極探索精確、輕型、緊湊和高成本效益的眼動追蹤系統(tǒng)。對于眼動追蹤系統(tǒng)，一種常用方法是向用戶眼睛發(fā)送IR紅外光，對眼睛的反射閃爍(例如角膜反射)進(jìn)行成像，然后使用閃爍的位置來確定角膜相對于攝像頭的三維位置和取向。

　　然而，不同的個體具有不同的眼睛大小、形狀和瞳孔間距離(IPD)，這意味著與其他個體的眼睛相比，任何給定用戶的眼睛最終可能相對于IR發(fā)射器和IR攝像頭具有可變的位置，從而令眼動追蹤系統(tǒng)的設(shè)計變得復(fù)雜，比如說增加功耗或尺寸。

　　在名為“Variable intensity distributions for gaze detection assembly”的專利申請，微軟提出可以利用不同強度分布的IR光來追蹤眼球，從而節(jié)省功耗。

　　概括來說，團(tuán)隊設(shè)計的注視檢測組件配置為基于在先前幀觀察到的閃爍分布，在不同的時間幀期間以不同的強度分布向用戶眼睛發(fā)射IR光。例如在參考幀期間，多個IR光發(fā)射器可以發(fā)射具有參考強度分布的IR光，其中所有IR光發(fā)射器以默認(rèn)亮度水平發(fā)射IR光。

　　在參考幀之后，注視檢測組件的控制器可以確定在隨后的幀期間降低IR光的強度，例如停用一個或多個發(fā)射器，和/或降低由一個或更多個發(fā)射器發(fā)射的IR光的亮度，同時依然以足夠的精度輸出用戶眼睛的注視方向估計。

　　微軟指出，可以用于任何特定用戶的強度分布可以在幾個幀的過程中進(jìn)行調(diào)整，從而減少與眼動追蹤相關(guān)的功耗，同時依然保持足夠的精度。這將允許減少注視檢測組件的尺寸和/或總功耗。

　　圖2示出了用于注視檢測組件的示例方法200。

　　202，在參考幀期間，控制多個IR光發(fā)射器以向用戶眼睛發(fā)射具有參考強度分布的IR光。這在圖3有示出。

　　在圖3中，控制器300正在控制多個IR光發(fā)射器以向具有參考強度分布的用戶眼睛發(fā)射IR，其中IR光由遠(yuǎn)離多個IR發(fā)光器中的每一個延伸的虛線箭頭表示。這包括由IR光發(fā)射器302A和302B分別向用戶眼睛306發(fā)射的兩個IR光304A和304B。

　　204，在參考幀期間捕獲用戶眼睛的第一IR圖像。第一IR圖像描繪了由參考強度分布的IR光的反射導(dǎo)致的用戶眼睛上的第一閃爍分布。

　　圖4示出了由IR攝像頭捕獲的示例IR圖像400。如圖所示，IR圖像描繪了用戶眼睛的IR閃爍的第一分布。IR閃爍在圖4中由白色圓圈表示，并對應(yīng)于由用戶眼睛上的多個IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的反射。一個特定的閃爍標(biāo)記為402A，對應(yīng)于由IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光。圖4中的第一閃爍分布的其他閃爍對應(yīng)于多個IR光發(fā)射器中的其他IR光發(fā)射器。

　　在捕獲描繪第一閃爍分布的用戶眼睛的IR圖像之后，控制器可以配置為至少部分地基于第一閃爍分布來輸出用戶眼睛的第一注視方向估計。

　　這在圖4中示出，其中控制器已經(jīng)估計了用戶眼睛的注視方向404，并表示為遠(yuǎn)離瞳孔延伸的虛線箭頭。

　　可以以任何合適的方式來估計用戶眼睛的注視方向。在一個實施例中，可以通過將用戶眼睛的閃爍分布與用戶眼睛的解剖特征進(jìn)行比較，從而估計用戶眼睛的注視方向。例如，可以將用戶眼睛的閃爍位置與用戶眼睛瞳孔的中心進(jìn)行比較，比方說通過圖像分析檢測。通常，基于眼睛表面的閃爍位置，控制器可以確定角膜相對于攝像頭的位置和取向。

　　在一個實施例中，控制器可以另外配置為至少部分地基于第一閃爍分布來輸出第一置信參數(shù)。第一置信參數(shù)可以采取任何合適的值的形式，這個值表示控制器的置信度，即其對眼睛的注視方向的估計對應(yīng)于用戶眼睛的實際注視方向。

　　作為非限制性示例，第一置信參數(shù)可以表示為0和1之間的百分比或值。第一置信參數(shù)可至少部分基于觀察到的閃爍分布并以任何合適的方式計算。在一個實施例中，置信參數(shù)可以與用戶眼睛的IR圖像中檢測到的閃爍的數(shù)量成比例，并且可以受閃爍相對于彼此的分布以及用戶眼睛的解剖特征的影響。

　　由多個IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的“強度分布”既受向用戶眼睛發(fā)射IR光的IR光發(fā)射器的數(shù)量的影響，同時又受來自每個單獨IR光發(fā)射器發(fā)出的IR光亮度的影響。所以，根據(jù)由一個或多個IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的強度以及在任何給定幀期間發(fā)射IR光的發(fā)射器的總數(shù)和分布中的一個或兩者，兩個不同的強度分布可以不同。

　　返回圖2，在206，至少部分地基于第一閃爍分布，控制多個IR光發(fā)射器以隨后的強度分布向用戶眼睛發(fā)射IR光。后續(xù)強度分布不同于參考強度分布，并且在參考幀之后出現(xiàn)的后續(xù)幀期間發(fā)射。

　　在一個實施例中，向用戶眼睛發(fā)射具有后續(xù)強度分布的IR光可能比向用戶眼睛發(fā)出具有參考強度分布的紅外光消耗更少的電功。

　　控制多個IR發(fā)射器以向用戶眼睛發(fā)射具有后續(xù)強度分布的IR光可以包括，相對于參考強度分布減少(或增加)由一個或多個IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的強度。

　　圖5示出了近眼顯示器1以及注視檢測組件�？刂破骺刂贫鄠�IR光發(fā)射器以向用戶眼睛發(fā)射具有不同于參考強度分布的后續(xù)強度分布的光。

　　在圖5的示例中，與參考強度分布相比，控制器已停用多個IR光發(fā)射器中的八個。例如，IR光發(fā)射器302A仍然向用戶眼睛306發(fā)射IR光304A，但I(xiàn)R光發(fā)射器302不發(fā)射IR光作為后續(xù)強度分布的一部分。

　　可以使用任何合適的標(biāo)準(zhǔn)來確定在隨后的強度分布中，多個IR光發(fā)射器中的哪個應(yīng)該被停用，和/或多個IR發(fā)光器中的哪個應(yīng)當(dāng)改變其發(fā)射的IR光的亮度。

　　在一個實施例，控制器可以配置為識別第一閃爍分布的各個閃爍和多個IR光發(fā)射器中的各個IR光發(fā)射器之間的對應(yīng)關(guān)系，并且去激活或降低不對應(yīng)于第一閃爍分布閃爍的一個或多個IR發(fā)光器的亮度。

　　例如，在圖3中，控制器300可以確定由參考強度分布中的IR光發(fā)射器302B發(fā)射的IR光304B不對應(yīng)于圖4的IR圖像400中描繪的第一閃爍分布的閃爍。因此，當(dāng)控制多個IR光發(fā)射器以發(fā)射具有后續(xù)強度分布的IR光時，控制器可以停用IR光發(fā)射器302B。

　　應(yīng)當(dāng)理解，控制器可以針對隨后的強度分布停用一個或多個IR光發(fā)射器。類似地，控制器可以避免停用與先前閃爍分布的閃爍不對應(yīng)的任何IR光發(fā)射器。例如，控制器可以識別閃爍分布中在估計注視方向方面相對不太有用的閃爍，并且因此可以停用對應(yīng)于這種不太有用閃爍的IR光發(fā)射器。

　　類似地，控制器可以確定特定的IR光發(fā)射器如果激活，則可能在未來的IR圖像中形成閃爍，并有助于在未來幀期間估計用戶眼睛的注視方向，所以，可以為一個或多個未來幀激活這樣的IR光發(fā)射器。

　　在一個實施例中，可以基于先前IR圖像中檢測到的多個閃爍中的一個或兩個，以及與用戶眼睛的之前估計的注視方向相關(guān)聯(lián)的置信度參數(shù)，將IR光的強度分布從一幀改變到另一幀。

　　例如，至少基于檢測到IR圖像中的最小數(shù)量的閃爍(例如六個)，控制器可以輸出注視方向估計。因此，在檢測到IR圖像中比所述最小數(shù)量更多的閃爍時，控制器可以在下一幀停用或以其他方式降低由一個或多個IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的亮度。

　　類似地，控制器可以具有用于注視方向估計的最小置信閾值。在任一情況下，控制器依然可以輸出用戶眼睛的注視方向的準(zhǔn)確估計，同時減少與IR光的發(fā)射相關(guān)聯(lián)的功耗。

　　在一個實施例中，關(guān)于是否將發(fā)射的IR光的強度分布從一幀改變到另一幀的確定可以至少部分地基于向注視檢測組件提供電力的計算設(shè)備的當(dāng)前電池充電水平。

　　例如，在電池充電水平相對較高的情況下，計算設(shè)備可以選擇使用能夠更精確估計用戶眼睛的注視方向的強度分布來發(fā)射IR光(代價是功耗增加)。隨著設(shè)備的電池電荷水平降低，計算設(shè)備可以選擇使用降低發(fā)射的IR光的亮度的強度分布，和/或停用一個或多個IR光發(fā)射器，從而節(jié)省功率。

　　作為另一非限制性示例，關(guān)于是否改變強度分布的確定可以至少部分地基于計算設(shè)備用戶的當(dāng)前活動。例如，如果用戶當(dāng)前正在執(zhí)行需要精確眼動追蹤的活動，則注視檢測組件可以改變強度分布以增加發(fā)射的IR光的總體強度。類似地，如果用戶當(dāng)前正在執(zhí)行能夠容忍相對較不精確的眼動追蹤的活動，則注視檢測組件可以降低發(fā)射的IR光的總體強度。

　　名為“Variable intensity distributions for gaze detection assembly”的微軟專利申請最初在提交，并在日前由美國專利商標(biāo)局公布。