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计算机怎么知道你在看哪里?

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多少的信息算过量?这些信息的作用是什么?


    想象你此时在开车,平视显示器(heads-up display)将信息投影在挡风玻璃上,显示你正驾驶穿过一个不熟悉的城市。这就是增强现实技术(augmented reality),这项技术不仅会为你指路,也会提醒你注意周围环境,例如骑自行车的人和行人。正确地放置虚拟提示信息不仅关键,还有可能关乎生死。


    这些提示信息不能遮挡住实际物体,而且还应该保持适当的显示时间让使用者去理解这些信息。计算机系统需要实时做出决定,并且同时保证这些提示信息不会干扰视线或是过分醒目。当我们收到一个骑自行车的人在车前的警告时,我们当然不想让这些警告的内容挡住我们的视线。


    作为一个增强现实技术方面的研究者,我花了大量时间了解如何在恰当的时间和地点在屏幕上显示使用者需要的正确信息。我了解到显示过多信息会迷惑使用者,但是信息不足又会使这项技术不能发挥作用。我们需要找到这两者的平衡点。


    我们在研究中发现,寻求两者平衡的关键就在于知道使用者在看哪里。只有这样,我们才能在合适的地方给出使用者想要的信息。我们的研究包括测量使用者在现实场景中所看的位置,以此来协助决定放置虚拟内容的位置。增强现实技术即将向生活中的各个领域渗透,从娱乐方式,再到工作、驾驶方式等相对严肃的领域。在AR技术应用于汽车驾驶等涉及人身安全的领域之前,我们首先就需要解决其中的虚拟信息放置问题。


决定信息的放置位置


    让信息出现在使用者正在看的地方是有意义的。在导航过程中,使用者可能在看建筑,街道或者其他真实存在的与虚拟信息联系的事物,此时,这个系统将会自动隐藏其他的信息提示,来避免可见场景看起来杂乱。


    但是我们如何知道一个人在看什么呢?人类视觉的细微差别使得我们可以通过某种技术观察人的眼睛并且计算他所看的地方。通过这些数据与照相技术相结合来展示人的视野,我们由此可以判断出这个人看到了什么或者他正在看什么。


    20世纪九十年代第一次出现眼球追踪系统。最初眼球追踪系统主要用于研究人们的阅读模式,但有些会对阅读者起干扰作用。最近,即时眼球追踪技术已经出现而且价格合理,操作简单和体积更小。


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眼球追踪眼镜小巧易携带


    眼球追踪技术能连接屏幕或者与可穿戴眼镜或者头戴式可视设备(head-mounted displays)结合。对眼球的追踪会和照相机连接,使用计算机视觉算法来预测和计算眼球在屏幕上的凝视点。


    在分析眼球追踪数据时,我们大致关注两个方面。第一个是视觉停留。描述我们经常被视野中一个有趣的位置吸引,从而使我们眼球凝视不动。第二种是扫视,通过眼球的快速移动来定位要注视的地方。总的来讲,我们眼睛从一个地方快速移动到另一个地方会获取场景中的碎片信息。我们的大脑将这些视觉停留的信息汇聚在一起形成一个可见图像。


将眼球追踪与增强现实技术结合


    通常增强现实技术所显示的内容与真实世界的物品或者位置有密切的联系。例如,含有一条街名字的虚拟标签需要在使用者看到这条街时显示。理论上来讲,我们希望增强现实标签的出现与其相关的真实物体紧密联系。但我们也要小心不让复杂的增强现实标签重叠从而不可读。有许多方法来管理增强现实标签的放置。我们详细说明其中一个方法:计算使用者看到的真实场景并把增强现实标签显示在使用者所观看的点上。


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增强现实能提供商品的补充信息


    举例来说,使用者与一个手机应用交互来帮助他在杂货店挑选低卡路里的麦片粥。在这个增强现实技术的应用中,每个麦片粥的卡路里信息都与物品相关。相比于直接看每一个包装盒上的营养成分含量,使用者可以举起他的移动设备点击特定的包装盒来阅读相关信息。


    但是想象一下一个杂货店里麦片粥货架上有多少不同包装的食品。如果不对这些增强现实技术标签的显示加以管理,所有麦片粥包装盒带有卡路里信息的标签都会显示。这样就很难识别使用者感兴趣的食品的卡路里信息。


    通过追踪使用者的眼球运动,我们能确定使用者在看哪个麦片粥的包装盒。这样就能显示特定物品的卡路里含量。当使用者将注意力转移到另一个盒子上时,就能显示他注意的下一个物品。使用者的屏幕就是整洁的,需要的补充信息也会在使用者需要时立即显示。


    这种发展是增强现实技术研究的一个重要阶段。我们正在不断改进技术,在移动设备上,更好地把真实世界的场景与计算机图像结合起来。这打开了一个令人振奋的新的应用前景,同时拓展了我们与周边世界的交互能力,让我们从周围的世界学习并愉快的生活。


翻译:贾文铎

审校:王舟


原文链接:https://theconversation.com/how- ... youre-looking-62416

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