基于虚拟现实结合眼动追踪的斜视度数测量系统设计与实现

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虚拟现实是利用计算机技术,模拟出一个近似现实空间的多感知空间。该技术会调动人体的多项感觉器官,制造出一定的沉浸感。通过与用户进行交互,让用户全身心沉浸在虚拟世界中。虚拟现实的用途十分广泛,在娱乐、军事、教育等方面都有很好的应用发展前景。眼动追踪技术是一种通过图像采集、红外线传感器并结合计算机等设备得到眼睛运动轨迹后从中获取注视点、注视时间、注视次数等多种记录数据的一项技术。随着眼动追踪技术的不断成熟,研究人员开始在实验中逐步引入眼动追踪技术来进行各种各样的信息行为研究。眼动追踪技术能够直接测量参与实验者的注视点,不易受到参与实验者和研究人员的主观影响,从而使实验结果更加可靠。斜视是指一只眼睛注视一个目标时,另一只眼睛不能同时注视该目标,它会发生偏向,两眼的视轴不能对齐。其中我们将研究最常见的共同性斜视。无论患者使用哪一只眼注视目标时,另一只眼总会发生偏斜,但斜视度都是相同的,是一种涉及双眼的现象。通过调查和对比目前市面上的相关硬件设备和多款可实现虚拟现实3D引擎,对比确定使用HTC VIVE虚拟头显、a See VR眼动仪和Unity3D引擎来实现斜视测量系统。提供了各硬件接入Unity3D的详细方法,介绍了医院门诊测量斜视度数的常规方法。根据系统需求分析,系统总体分为三部分:斜偏眼判断模块、校准模块和斜偏度数测量模块。对瞳孔中心和注视点的关系进行了解释说明,分析了校准方法提供的数学模型;描述了日常生活中判断主视眼的常用方法卡洞法,通过对VR眼镜的左右镜控制来模拟这一过程;利用透视投影特性以及向量方向计算出斜偏方向和度数。后续详细说明了系统的实现;所需要的一系列硬件设备和软件下载安装;斜偏眼判断模块主要介绍了判断用的虚拟环境、实时获取瞳孔坐标的方式以及模块实现的核心代码。校准模块主要介绍了校准的虚拟界面、实现算法、最后对校准结果进行测试。斜偏眼数据测量模块核心内容为;通过测量注视点投影向量的夹角度数来得到最终的结果。
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