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识别出主导眼,都能干些啥?

从个人电脑键盘的操作,到智能手机手指触摸屏幕操作,人们一直都在追求更加趋近于人类本能的自然人机交互方式。但无论是键盘,或者是触摸操控,传统的人机交互方式本质上都是用户将想法通过需后天学习方可使用的工具间接的传达。

 

近几年随着可穿戴设备的兴起,体感交互融入日常生活变得可能。比如挥动下手臂就可以移动计算机里的文件。体感交互的目标是消除人与计算机之间的界限,用户可以直接使用眼睛、耳朵、皮肤、手势和语言等各种感觉器官与计算机进行自然和本能的交互,无需像传统的交互方式那样透过键盘、鼠标或操作手柄等工具间接和制式的交互。越自然的交互体验越让用户感觉到简单与人性化。但是对于交互系统来说,技术上的难度就越大,需要的支撑技术也就愈复杂。支撑技术用于减少传统的人机交互方式用户使用成本,如学习使用键盘和输入某些信息等。

 

智谷在体感交互支撑技术方面进行了探索,并积累了基于体感信号的主导眼、主导肢体和肢体内外侧识别系列发明。本文将对其中的主导眼系列发明作一初步的介绍,希望关心此类技术的朋友们有所收获,更欢迎大家就此类技术一起进行探讨。

 

一、主导眼的识别

    在日常生活中,我们大多数人都是通过以下两个场景对主导眼有了模糊的认识:

场景一:我们在街上看见有的小孩戴着眼镜,一只眼镜被黑布蒙着,这是为什么呢?原来这是为了纠正非主导眼发育不良的问题,被遮挡的是主导眼,这样,非主导眼被迫承担起了主导眼的功能,经过时间的累积,非主导眼发育不良的情况就得到解决。

 

图一、遮挡住主导眼以使非主导眼更好的发育(图片来自网络)

 

场景二:我们在验光配镜时,如果两眼的矫正视力不相等时,配镜师多选择将主导眼作为主要对象进行矫正,保持主导眼的视觉更清晰,这样可以大幅降低用户佩戴眼镜后的主官感觉不适症。

 

图二、配镜时将主导眼作为主要对象进行矫正(图片来自网络)

 

接下来,我们首先介绍什么是主导眼?接着介绍现有方法怎么识别主导眼,最后介绍智谷发明的基于体感信号的主导眼识别方法、优势及应用场景。

 

1.1 什么是主导

人类在视物时,双眼所起的作用常不相同,其中一眼往往在一定程度上占优势,此眼称为主导眼。人的大脑习惯性利用主导眼的成像来分析和定位物体,主导眼由于运动多,获得的补给也多,往往发育的比非主导眼好,主导眼是人类较常见的一侧优势功能特征之一。

 

PORTC和COREN在1976年发现有65%的人右眼为主导眼,32%的人左眼为主导眼。还有3%的人无固定主导眼。MILES发现600名受试者中64%的人右眼为主导眼,34%的人左眼为主导眼。还有2%的人无固定主导眼。国内刘珏等调查120例受试者统计结果显示64.2%的人右眼为主导眼,35.8%的人左眼为主导眼。右眼与左眼的比例为5:3,与上述结果一致[1]。

 

国内外研究结果显示,年龄、种族、文化程度、主导手或脚、双眼屈光状态均不能作为预测主导眼的因素。更为重要的是,研究结果表明,主导眼是可以改变的。例如,在主导眼严重受损的情况下,非主导眼会转换成主导眼。再如,减弱主导眼的输入信号会使得主导眼逐渐发生改变,只要时间足够长,原来的非主导眼就会转变成为主导眼。所以只有通过实时的检查才成识别当下的主导眼眼别[1][3]。

 

1.2现有主导眼的识别方法

要识别主导眼,可以通过下面方法来辨别 [2]。

方法一

先选择一个目标物体,可以是一小水杯,也可以使一支笔,双手交叉虎口成三角形,透过这个三角形可以看到事前选择好的目标物体。分别遮住一只眼睛,单眼透过这个三角形区域,看能不能看到这个目标物体,如果能看到的话,这只眼睛就是主导眼,不能看到的话就是非主导眼。

 

方法二

平伸任意一个手的手臂并竖起一指,两眼通过此手指看两米以外的物体(就像瞄准一样,只不过是用两只眼睛),然后闭上一只眼睛。如果你感到你竖起的手指的位置发生了变化,这个眼睛就是非主导眼;如果手指的位置没有变化,这个眼睛就是主导眼。

 

方法三

首先选定不远处(比如说2米左右)的一个小物体,取来一张A4纸,纸中间撕出半个拳头大的洞,将纸挡在眼前30CM左右,双眼能从洞中看到此前选定物体的时候,停住,眯上一只眼,此时你还能从洞中观察到该物体,换着眯上另一只眼睛看看,是不是发现,一只眼睛能看见刚才的东西,另外一只眼睛不能看见,那么,能看见的那只眼睛就是主导眼,另外一只就是非主导眼。

 

1.3 智谷基于体感信号的主导眼的识别方法

智谷开创了一系列的“基于体感信号的主导眼自动识别”发明,下面以其中的基于眼肌电信号的主导眼识别发明为例,来说明发明的原理。

 

人眼的任何一个动作都是由多组肌群在神经系统的支配下相互协调、共同完成的。眼肌电信号是伴随眼肌肉活动产生的生物电信号。由肌电传感器在眼肌群皮肤表面捕获的肌肉活动信息能反映出包括眼动频率和偏转角度的人的眼部动作信息。

 

智谷在研究中发现,人的主导眼的眼动频率和偏转角度明显高于非主导眼。换句话说,控制主导眼的肌肉的收缩频率和幅度高于控制非主导眼的肌肉的收缩频率和幅度。

 

当肌肉以不同的负荷进行收缩时,肌电信息的幅度值和肌力成正比关系,即肌肉产生的张力越大,肌电信息的幅度值越大。进一步的,当肌肉用40% MVC(最大静态肌力)以下的强度收缩时,肌力与肌电的幅度值呈线性关系;当肌肉用60%MVC以上强度时,肌力与肌电的幅度值也呈线性关系,但此时的直线斜率较大。而肌力在40%-60%MVC之间时,肌力和肌电信息的幅度值之间的线性关系不存在,但是仍呈正比关系。

 

经过实验,智谷发现在一段时间内,主导眼的肌电信号的幅度值显著的高于非主导眼的肌电信号的幅度值。正是基于上述原理,可以实现对主导眼的识别。

 

1.4 智谷主导眼识别方法的优势及应用场景

优势

用户佩戴包含肌电传感器的可穿戴设备如智能眼镜后,智能眼镜自动识别用户的主导眼,无需用户运用1.2中的方法主动识别,同时肌电传感器本身可用做用户的眼动识别,无需额外的传感器。

 

三星的智能眼镜已可非侵入式的嵌入眼肌电传感器来采集用户的两个眼睛的眼肌电信息,识别用户的眼动信息[4]所以智谷的基于体感信号的主导眼识别方法可以基于现有智能硬件以一软件模块方便的实现。

 

图三、嵌入眼肌电传感器的智能眼镜(图片来自网络)

 

应用场景一:纠正儿童非主导眼发育不良

儿童佩戴如图三的智能眼镜,智能眼镜识别出其主导眼后,在特定时间和场景下遮挡住主导眼,这样,其非主导眼就承担起了主导眼的功能,经过时间的累积,非主导眼发育不良的情况就得到解决。

 

应用场景二:提高用户的游戏体验、3D观影体验

用户佩戴的可穿戴式设备如智能眼镜将用户的主导眼识别出来,在射击游戏中用主导眼虚拟瞄准会提高用户的浸入式交互体验;通过对用户的主导眼和非主导眼进行自动立体 (autostereoscopic) 3D的不同视角(perspective)显示,会极大的提高用户的视觉体验。

 

二、结语

支持体感交互的主导眼、主导肢体和肢体内外侧识别系列发明由智谷公司的刘浩博士发明,目前已通过初步原型验证。欢迎感兴趣的读者线下做进一步的交流。智谷始终保持着开放共赢的态度,欢迎各方以多种形式进行合作开发,共同为发明创新产品早日进入市场造福大众而努力,让科技发明创新带给人们更美好的生活。

 

参考文献:

[1] 刘珏等, 青少年屈光不正患者主视眼眼别相关因素分析。广东医学,2006年3月,第27卷第3期。 

[2] 李颖等, 近视眼患者Q-LASIK手术前后主导眼的变化。http://www.docin.com/p-995715119.html

 [3] 主视眼, 百度百科。http://baike.baidu.com/link?url=Uum7pqGffitd8Bm5t7PS8Jw_uZhQD2XB4YVOrJQeTM0lw-5cShdPgQjYy4b47eE37PaUyCoyzI1md4DQl7sQrq.

 [4] Samsung smart glasses may be closer than you think. http://www.devicetowear.com/samsung-smart-glasses-closer-think/