Neue Methode könnte Eye-Tracking in VR-Brillen deutlich präziser machen
Forschende der Universität Arizona haben eine Eye-Tracking-Technologie entwickelt, die über 40.000 Oberflächenpunkte des Auges erfasst.
Ein Forschungsteam der Universität Arizona hat eine neuartige Technik zur Blickverfolgung vorgestellt, die auf dem Prinzip der Deflektometrie basiert. Das Besondere: Während herkömmliche Methoden mit IR-Emittern lediglich etwa zwölf Punkte auf der Augenoberfläche erfassen können, gelingt es mit dieser Technologie, Daten von mehr als 40.000 Oberflächenpunkten zu gewinnen – und das mit nur einer einzigen Kameraaufnahme.
Deflektometrie ist eine 3D-Bildgebungstechnik, die normalerweise zur Messung reflektierender Oberflächen mit sehr hoher Genauigkeit verwendet wird. Die Wissenschaftler nutzen dabei einen Bildschirm mit speziellen Lichtmustern, der das Auge beleuchtet. Die Reflexion dieser Muster auf der Augenoberfläche wird von Kameras erfasst und ausgewertet. Jeder, der mehr als eine Million Pixel auf dem Bildschirm, kann dabei als individuelle Punktlichtquelle fungieren.
Durch die Analyse der Verformung der angezeigten Muster, die von der Augenoberfläche reflektiert werden, entsteht eine detaillierte 3D-Darstellung des Auges mit Informationen sowohl von der Hornhaut als auch vom weißen Bereich um die Pupille.
Bei Tests mit menschlichen Probanden erreichte das System Genauigkeiten der Blickverfolgung zwischen 0,46 und 0,97 Grad. Bei Versuchen mit einem künstlichen Augenmodell lag der Fehler sogar bei nur 0,1 Grad. Florian Willomitzer, leitender Forscher des Projekts, betont die Vorteile: „Mit unserer Methode können wir theoretisch sogar Millionen von Oberflächenpunkten erfassen, was die Genauigkeit der Blickrichtungsbestimmung erheblich steigern kann.“
Die Universität hat bereits ein Patent für diese Technologie angemeldet und plant die kommerzielle Umsetzung. Das Team will nun weitere 3D-Rekonstruktionsverfahren integrieren und künstliche Intelligenz einsetzen, um die Technik weiterzuentwickeln.
Eye-Tracking ist enorm wichtig für XR
Eye-Tracking spielt eine zentrale Rolle für die Weiterentwicklung von VR- und AR-Brillen. Sie ermöglicht nicht nur realistische Avatare mit Blickkontakt, sondern auch eine intuitive Steuerung, wie sie etwa bei Apple Vision Pro zum Einsatz kommt.
Besonders wichtig ist die Technologie für das sogenannte Dynamic Foveated Rendering. Dabei wird erkannt, welchen Bereich des Sichtfelds das Auge gerade fokussiert, und die verfügbare Rechenleistung gezielt dort eingesetzt. Dies kann die Grafikqualität erheblich verbessern, wie etwa bei Playstation VR 2 zu sehen ist.
Bei autarken VR-Brillen wie Meta Quest ist die Integration von Eye-Tracking jedoch herausfordernd. Metas Technikchef Andrew Bosworth erklärt: „Um Dynamic Foveated Rendering wirklich effektiv zu nutzen, braucht man extrem präzises Eye-Tracking. Interessanterweise benötigt eine so genaue Augenverfolgung derzeit mehr Rechenleistung, als man durch das Foveated Rendering gewinnt.“
Die neue Deflektometrie-Methode könnte hier einen entscheidenden Fortschritt bringen. Die Forscher haben nachgewiesen, dass sowohl die Genauigkeit als auch die Präzision ihrer Methode mit der Anzahl der erfassten Datenpunkte steigt. Gelingt es, diese Methode effizient zu implementieren, könnte sie den Weg für effizienteres Eye-Tracking ebnen, das auch in mobilen VR-Brillen wirtschaftlich eingesetzt werden kann.
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