微軟專(zhuān)利提出不同強(qiáng)度分布的IR光來(lái)追蹤眼球并節(jié)省功耗

　　眼動(dòng)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(dòng)追蹤系統(tǒng)。對(duì)于眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，一種常用方法是向用戶(hù)眼睛發(fā)送IR紅外光，對(duì)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(lái)確定角膜相對(duì)于攝像頭的三維位置和取向。

　　然而，不同的個(gè)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(gè)體的眼睛相比，任何給定用戶(hù)的眼睛最終可能相對(duì)于IR發(fā)射器和IR攝像頭具有可變的位置，從而令眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，比如說(shuō)增加功耗或尺寸。

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

　　概括來(lái)說(shuō)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的注視檢測(cè)組件配置為基于在先前幀觀察到的閃爍分布，在不同的時(shí)間幀期間以不同的強(qiáng)度分布向用戶(hù)眼睛發(fā)射IR光。例如在參考幀期間，多個(gè)IR光發(fā)射器可以發(fā)射具有參考強(qiáng)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(cè)組件的控制器可以確定在隨后的幀期間降低IR光的強(qiáng)度，例如停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器，和/或降低由一個(gè)或更多個(gè)發(fā)射器發(fā)射的IR光的亮度，同時(shí)依然以足夠的精度輸出用戶(hù)眼睛的注視方向估計(jì)。

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

　　圖2示出了用于注視檢測(cè)組件的示例方法200。

　　202，在參考幀期間，控制多個(gè)IR光發(fā)射器以向用戶(hù)眼睛發(fā)射具有參考強(qiáng)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(gè)IR光發(fā)射器以向具有參考強(qiáng)度分布的用戶(hù)眼睛發(fā)射IR，其中IR光由遠(yuǎn)離多個(gè)IR發(fā)光器中的每一個(gè)延伸的虛線(xiàn)箭頭表示。這包括由IR光發(fā)射器302A和302B分別向用戶(hù)眼睛306發(fā)射的兩個(gè)IR光304A和304B。

　　204，在參考幀期間捕獲用戶(hù)眼睛的第一IR圖像。第一IR圖像描繪了由參考強(qiáng)度分布的IR光的反射導(dǎo)致的用戶(hù)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(hù)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(duì)應(yīng)于由用戶(hù)眼睛上的多個(gè)IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的反射。一個(gè)特定的閃爍標(biāo)記為402A，對(duì)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(duì)應(yīng)于多個(gè)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(hù)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(lái)輸出用戶(hù)眼睛的第一注視方向估計(jì)。

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

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

　　在一個(gè)實(shí)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(lái)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(gè)值表示控制器的置信度，即其對(duì)眼睛的注視方向的估計(jì)對(duì)應(yīng)于用戶(hù)眼睛的實(shí)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(jì)算。在一個(gè)實(shí)施例中，置信參數(shù)可以與用戶(hù)眼睛的IR圖像中檢測(cè)到的閃爍的數(shù)量成比例，并且可以受閃爍相對(duì)于彼此的分布以及用戶(hù)眼睛的解剖特征的影響。

　　由多個(gè)IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的“強(qiáng)度分布”既受向用戶(hù)眼睛發(fā)射IR光的IR光發(fā)射器的數(shù)量的影響，同時(shí)又受來(lái)自每個(gè)單獨(dú)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(gè)或多個(gè)IR光發(fā)射器發(fā)射的IR光的強(qiáng)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(gè)或兩者，兩個(gè)不同的強(qiáng)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(gè)IR光發(fā)射器以隨后的強(qiáng)度分布向用戶(hù)眼睛發(fā)射IR光。后續(xù)強(qiáng)度分布不同于參考強(qiáng)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(gè)實(shí)施例中，向用戶(hù)眼睛發(fā)射具有后續(xù)強(qiáng)度分布的IR光可能比向用戶(hù)眼睛發(fā)出具有參考強(qiáng)度分布的紅外光消耗更少的電功。

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

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

　　在圖5的示例中，與參考強(qiáng)度分布相比，控制器已停用多個(gè)IR光發(fā)射器中的八個(gè)。例如，IR光發(fā)射器302A仍然向用戶(hù)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(qiáng)度分布的一部分。

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

　　在一個(gè)實(shí)施例，控制器可以配置為識(shí)別第一閃爍分布的各個(gè)閃爍和多個(gè)IR光發(fā)射器中的各個(gè)IR光發(fā)射器之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且去激活或降低不對(duì)應(yīng)于第一閃爍分布閃爍的一個(gè)或多個(gè)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(qiáng)度分布中的IR光發(fā)射器302B發(fā)射的IR光304B不對(duì)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(gè)IR光發(fā)射器以發(fā)射具有后續(xù)強(qiáng)度分布的IR光時(shí)，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(duì)隨后的強(qiáng)度分布停用一個(gè)或多個(gè)IR光發(fā)射器。類(lèi)似地，控制器可以避免停用與先前閃爍分布的閃爍不對(duì)應(yīng)的任何IR光發(fā)射器。例如，控制器可以識(shí)別閃爍分布中在估計(jì)注視方向方面相對(duì)不太有用的閃爍，并且因此可以停用對(duì)應(yīng)于這種不太有用閃爍的IR光發(fā)射器。

　　類(lèi)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(lái)的IR圖像中形成閃爍，并有助于在未來(lái)幀期間估計(jì)用戶(hù)眼睛的注視方向，所以，可以為一個(gè)或多個(gè)未來(lái)幀激活這樣的IR光發(fā)射器。

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

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

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

　　在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)于是否將發(fā)射的IR光的強(qiáng)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(cè)組件提供電力的計(jì)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(duì)較高的情況下，計(jì)算設(shè)備可以選擇使用能夠更精確估計(jì)用戶(hù)眼睛的注視方向的強(qiáng)度分布來(lái)發(fā)射IR光(代價(jià)是功耗增加)。隨著設(shè)備的電池電荷水平降低，計(jì)算設(shè)備可以選擇使用降低發(fā)射的IR光的亮度的強(qiáng)度分布，和/或停用一個(gè)或多個(gè)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(qiáng)度分布的確定可以至少部分地基于計(jì)算設(shè)備用戶(hù)的當(dāng)前活動(dòng)。例如，如果用戶(hù)當(dāng)前正在執(zhí)行需要精確眼動(dòng)追蹤的活動(dòng)，則注視檢測(cè)組件可以改變強(qiáng)度分布以增加發(fā)射的IR光的總體強(qiáng)度。類(lèi)似地，如果用戶(hù)當(dāng)前正在執(zhí)行能夠容忍相對(duì)較不精確的眼動(dòng)追蹤的活動(dòng)，則注視檢測(cè)組件可以降低發(fā)射的IR光的總體強(qiáng)度。

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