基于视网膜图像的新型免校准眼动追踪器及其在健康与神经退行性疾病人群中的验证

《Scientific Reports》：Calibration-free retinal-anterior eye-tracker for high-speed, high-accuracy, and high-precision eye movement estimation during fixations, saccades, and smooth pursuit

　　

摘要

眼动追踪技术在我们生活的各个方面越来越普遍。目前，它已广泛应用于研究、教育、诊断和娱乐等领域，例如虚拟现实头戴设备。然而，广泛使用的基于视频的眼动追踪器需要依赖受试者的校准，这使得它们不适合检查目光不稳定的人群，如神经退行性疾病患者。我们提出了一种新型免校准的视网膜前眼动追踪器，利用视网膜图像来追踪眼球的朝向变化。在人工眼上，该眼动追踪器对参考系信号实现了优于0.6′（0.01°）的精度和0.09′（0.0015°）的样本间精度，经卡尔曼滤波融合后提升至0.05′（0.0008°）。在类似条件下，该精度超过了基于视频的眼动追踪器所报告的精度。在单点轨迹偏移校正后，该眼动追踪器能够确定绝对注视方向。该眼动追踪器在人工眼上进行了?8°至+8°范围的测试。在人体记录中，我们通常在约±4°范围内工作，这是基于操作经验的实用限制，而非系统性表征的结果。该眼动追踪器能够测量高达300 °/s的扫视速度，集成了用于动态刺激呈现的显示屏，并且仅需简单的颏部和前额支撑即可固定受试者。该眼动追踪器的潜力已在健康受试者和无法完成常规校准程序的参与者中得到验证。此外，该设备还配备了一个同步的基于视频的眼动追踪器，使其成为一个强大的眼动追踪技术研发平台。