斯坦福大學用深度感知、注視點追蹤為普通眼鏡帶來近距離對象聚焦能力

　　2018年08月18日，用于VR頭顯的復雜光學元件能夠帶來修正視覺問題的智能眼鏡。來自斯坦福大學研究人員的“Autofocals”原型采用深度感知和注視點追蹤來為用戶帶來近距離對象聚焦能力。

　　在溫和話舉行的SIGGRAPH大會上，首席研究員Nitish Padmanaban及其團隊演示了最新版本的系統。他解釋說，設備旨在更好地解決老花眼問題，亦即眼睛難以聚焦于近距離對象。隨著年齡的增長，老花眼會發生在數百萬人的身上，即使你原本的視力非常優秀。

　　當然，雙光眼鏡和漸進多焦點鏡片可以彎曲光線，幫助用戶聚焦近距離的對象。這是純粹的光學解決方案，而且便宜。但它們并不靈活，只能提供一個小小的“視口”來感知世界。市場上同時存在可調節鏡片眼鏡，但你必須通過側面的針盤進行緩慢的手動調節。所以，如果你可以根據用戶需要實時自動改變整個鏡片的形狀，這又如何呢?

　　這正是Padmanaban及其同事Robert Konrad和Gordon Wetzstein研發的項目。盡管當前的原型過于笨重和受限，但概念看起來十分具有前景。

　　Padmanaban早前曾涉足VR，并提及視覺輻輳調節沖突這個問題。基本上，當我們將眼睛從遠處移動到近處并進行聚焦時，我們在現實中所看到的變化不會在VR中發生，而這有可能引起眼睛疼痛和用戶惡心。所以，能夠根據注視位置而自動調整的透鏡將非常有用。Padmanaban認為，這同樣適用于無法在現實世界中聚焦近距離對象的人員。

　　具體工作原理如下：眼鏡的深度傳感器采集用戶前方場景的基本視圖。報紙位于14英寸遠，桌子3英尺遠，房間的其余部分則距離更多。然后，眼動追蹤系統將追蹤用戶當前的注視點，然后與深度圖交叉引用。

　　對于已經提前輸入關于用戶視力問題細節的眼鏡設備(如難以聚焦于20英寸以內的對象)，它可以做出是否應該，以及如何調整眼鏡鏡片的智能決定。

　　在上面的情況中，如果用戶正在注視桌子或房間的其余部分，眼鏡將假設用戶需要的任何正常校正，可能根本不需要。但如果用戶改變視線并希望聚焦于報紙，這時眼鏡將立即調整鏡片(可能是每只眼睛單獨調整)，從而幫助用戶正常聚焦。

　　注視點追蹤，判斷所選對象的深度和鏡片調整的整個過程總共花費約150毫秒。這樣的時間或許足以令用戶注意到，但重定向和重新聚焦的整個過程可能需要三到四倍的時間，所以設備的變動將在用戶眼睛再次處于正常休息狀態時完成。

　　Padmanaban團隊總結說：“即便只是早期原型，Autofocals都可以與傳統校正相媲美，有時甚至更好。另外，Autofocals的‘自然’操作令它們在首次穿戴時就能正常使用。”

　　團隊目前正在進行測試，以更加定量地衡量系統的改進，并測試任何潛在的不良影響，故障或其他投訴。設備距離商業化還有很長的路要走，但Padmanaban表示，一些制造商已經在研究這種類型的方法。盡管仍處于早期階段，但它非常具有前景。