眼动追踪会不会成为XR未来的“标配”？

（VRPinea 1月6日讯）现如今，各家VR厂商都在积极探索精确、轻型、紧凑和高成本效益的眼动追踪系统。对于VR头显来说眼动追踪可以支持一系列的应用，特别是结合眼动追踪的VR可以用于市场研究、科学研究和人员培训等。本篇将主要介绍眼动追踪技术的基本原理，包括眼动追踪的作用以及七大应用方向。

所有的眼动追踪技术都是根据眼球的生理结构实现的，不同的眼动追踪技术会用到不同的眼球生理特征，因此在了解眼动追踪技术之前有必要先了解一下眼球的生理结构。人类眼睛能够感知周围环境光线的明暗，主要包括眼球及人眼附属器官。眼球所接收的外界光线通过视神经传送给大脑，大脑对接收信号进行分析，支配人眼附属器官完成眼球的转动，使视线聚焦在目标区域。

眼动追踪的基本原理即指当人的眼睛看向不同方向时，眼部会有细微的变化，这些变化会产生可以提取的特征，计算机可以通过图像捕捉或扫描提取这些特征，从而实时追踪眼睛的变化，预测用户的状态和需求，并进行响应，达到用眼睛控制设备的目的。

简单来说眼动追踪是测量眼睛运行的过程，目前实现准确眼动追踪的技术方案有瞳孔角膜反射法、视网膜影像定位、结构光追踪、角膜反射光强度、视网膜反射光强度、光波导眼动追踪等方案。

而目前相对成熟的商用级方案，多为采用瞳孔角膜反射法，即通过角膜中心和瞳孔中心的连线进行眼动追踪。眼球的成像原理是外界光线通过角膜上的光线感知神经末梢，经过瞳孔的小孔成像原理，再次经过晶状体的折射汇聚到视网膜之上，视网膜将汇聚的光信号转化为电信号转递给大脑。当人们把视网膜中心凹和瞳孔朝向连成一条线段。这也就能够确定眼球注视点的位置。既可以通过计算角膜中心和瞳孔中心的连线，也可以直接通过视网膜反射来实现眼动追踪。从实际生产的设备而言，目前主流的眼动追踪设备，采用的是由一圈红外灯+1~2枚红外相机组成的红外相机阵列用于计算眼动。

随着VR设备硬件成本的不断下降，眼动追踪组件将逐步成为VR设备的标配，那眼动追踪在未来又会有哪些应用方向？

1、注视点渲染

这是未来VR能够突破现有显示技术瓶颈的一项核心应用。首先衡量VR头显是否清晰的指标是PPD，人类视网膜中央的PPD是60，而人类的核心视场角是水平120°、垂直135°。通过计算，画面需要达到1亿1600万像素，转化为屏幕分辨率就是24K。虽然目前的科技水平暂时还无法达到，但如果加上了注视点渲染，能够实现注视点20°范围内的图像分辨率大幅度提升。那24K的分辨率在未来将有机会得以实现。

2、瞳距调节和结合变焦技术解决辐辏调节冲突

众所周知人们的瞳距是不同的，而基于眼动追踪的瞳距测量无疑是最为准确的。这一项技术目前也已经应用于Meta Quest Pro之上了。

辐辏调节冲突则是很多使用VR的用户都会遇到的障碍。简单来说，VR能够呈现立体效果，本质上是利用了双目视差，但单个眼球到画面的距离是固定的，这就导致了很多人使用VR会出现视觉疲劳，甚至头晕眼花。基于眼动追踪就能够在单眼到图像距离和双目视差这两者冲突之中，更好的选择平衡点。

3、实现交互

通过眼球注视点停留时间的长短和眼球移动实现交互。比如失去行动能力的渐冻症患者通过眼动装置实现打字，向家人或者医护人员传递信息；在VR头显中可以直接通过眼神来实现《打地鼠》、《水果忍者》这样的游戏交互逻辑。

4、生物识别

虹膜特征具有唯一性，身份认证和虹膜支付。在未来无论是VR还是AR，如何实现快速账号登陆和支付，眼动追踪设备同样能够实现基于虹膜的身份认证和生物支付。

5、眼动分析

通过对用户注视点/注视轨迹等眼动数据的分析，得到用户关注度的产品，从而实现商品陈列布局、广告投放等优化。

6、虚拟化身

这是目前普通用户能够接触到最多的应用方向，简单来说，在VR社交应用中，实现虚拟人物和用户的眼睛朝向的统一。

7、脑部和眼部健康检测

脑部和眼部健康检测是Magic leap的一项专利，通过眼底镜和眼动追踪的协同作用，检测视网膜，视盘，黄斑，中央凹和后极，眼底的一些病变和眼睛的健康情况可以反映出脑异常、心脏异常等，比如像老年痴呆（阿尔茨海默症）、自闭症等的筛查。此前我国的七鑫易维基于HTC设备就打造了一款专门针对阿尔茨海默症筛查的系统，硬件上可以选择采用结合了七鑫易维眼球追踪产品的HTC VR头显，软件上采用了经过阿尔茨海默症专家研究认证过的专用的眼动任务，如反向眼跳任务（AST）等，用来收集测试者对测试任务的眼动反应。

国内外方面在眼动追踪这一领域，全球范围内技术积淀和商业案例最多的厂商无疑就是瑞典的Tobii。Meta在前几年收购的The Eye Tribe，同样也是Meta Quest Pro上眼动追踪设备的生产商。苹果和谷歌则分别收购了    SensoMotoricInstruments和Eyefluence，以此来实现眼动技术相关的储备。

国内眼动控制技术的佼佼者则是七鑫易维。旗下产品及解决方案覆盖XR（扩展现实）眼动、眼动分析、沟通辅具等主要应用领域。

 由于眼动追踪技术门槛较高，想要做到专业并非易事。眼动追踪竞争的本质，是专利技术的竞争，这也是为什么巨头纷纷选择收购而非自研。如今，国内外相关技术厂商正在深研眼动追踪这项技术并展开激烈的竞争。

希望未来以“七鑫易维”为代表的国内眼动追踪方案商要更加重视知识产权的保护避免被西方国家“卡脖子”，国内XR厂商也要完善对眼动技术相关的储备。相信全球XR市场也将迎来进一步的突破，而眼动追踪技术可能成为下一代XR头显的标配，未来将给更多用户带来创新的应用和体验。