目前的追蹤方案都是基于CV的，使用紅外燈光打亮眼底，使用高幀率的相機來捕獲光源在角膜上面的位置。其實這個不難，難點在多個坐標之間的轉換，因為有些是固定的，有些是不固定的，這就需要各種轉換了，這個也是我們的眼動中最重要也是最需要研究的東西。

所有注視數據都映射到與活動顯示區域對齊的 2D 坐標系中。將眼動儀與監視器一起使用時，活動顯示區域是不包括監視器框架的顯示區域。對于在沒有顯示器的情況下使用的眼動儀，活動顯示區域是在對用戶眼睛進行眼動儀校準時用于顯示校準點的區域。 活動顯示坐標系的原點是活動顯示區域的左上角。點 (0, 0) 表示左上角， (1, 1) 表示右下角。

主動顯示坐標系 (ADCS)

大多數描述 3D 空間坐標的數據，來自 Tobii 的基于屏幕的眼動儀，都在所謂的用戶坐標系或簡稱 UCS 中給出。UCS 是一個基于毫米的系統，其原點位于眼動儀正面的中心。 坐標軸的方向如下：x 軸水平指向用戶的右側，y 軸垂直指向用戶的上方，z 軸指向用戶，垂直于眼動儀的前表面。

用戶坐標系 (UCS)

跟蹤框是眼動儀理論上能夠跟蹤眼睛的體積。因此，用戶可以自由移動頭部，并且只要眼睛保持在框內，就仍然可以跟蹤。在 SDK 中，有一些方法可以找出軌道盒體積的大小和位置，以及眼睛在其中的位置。用于描述眼睛在軌跡框內的位置的坐標系稱為軌跡框坐標系（TBCS）。

TBCS 是一個歸一化坐標系，在這種情況下，這意味著 trackbox 的對角坐標為 0,0,0（最靠近眼動儀的右上角）和 1,1,1（左下角） ，最遠，角）分別。 坐標軸的方向如下：x 軸水平指向用戶左側，y 軸垂直指向用戶下方，z 軸指向用戶。

軌道盒坐標系 (TBCS)

使用眼動儀時，最感興趣的通常是注視，即一個人在看什么。但是，一個人不會將事物視為空間中的一個點，而是將其視為向量方向內的所有事物，該向量從被跟蹤的人的眼睛開始，并在它碰到不透明的物體時結束。我們稱之為凝視向量。（這是一種簡化，因為它假設你只能看到中央凹中心記錄的內容。）

視線來源

為左眼和右眼分別提供注視原點，并描述注視矢量開始的位置。三個浮點值分別用于描述 x、y 和 z 坐標。對于基于屏幕的眼動儀，位置總是在用戶坐標系中描述，有時在跟蹤框坐標系中。

凝視點

注視點是為左眼和右眼分別提供的，它描述了活動顯示區域平面與源自與注視矢量方向相同的注視原點的線之間的交點位置。注視點的坐標在用戶坐標系中作為 3D 點給出，在活動顯示坐標系中作為歸一化的 2D 點給出。

凝視矢量

對于基于 HMD 的眼動儀，沒有活動顯示區域，因此無法計算注視點（如上所述）。相反，注視由（標準化）注視向量描述。分別為左眼和右眼提供注視矢量。注視向量源自注視原點，在HMD 坐標系中進行了描述。

這里需要寫一下中HMD的眼動儀，我去找圖哈~

這個就是所謂的HMD眼動儀

HMD 坐標系是一個基于毫米的系統，其原點位于 HMD 設備的鏡頭之間的一點，與每個鏡頭中心的距離相等。

坐標軸方向如下：從佩戴者的角度看，x 軸水平指向左側，y 軸垂直向上指向，z 軸指向（向前）遠離 HMD，垂直到 HMD 跟蹤器的鏡頭。

追蹤區域和前面的眼動有些不一樣

HMD Tracking Area 是一個標準化的二維坐標系，其原點 (0, 0) 在右上角（從佩戴者的角度來看），而 (1, 1) 在左下角。每只眼睛應位于跟蹤區域的中間，坐標為 (0.5, 0.5)。

瞳孔大小定義為瞳孔的實際內部物理大小，而不是從外部看眼睛時看起來的大小。記住這一點很重要，因為如果你從外部看到相同的內部瞳孔大小可能會有所不同，具體取決于你從哪個角度看眼睛。這是因為眼睛的前部基本上是一個透鏡，通過它你可以看到瞳孔。根據你通過鏡頭觀察的角度，瞳孔或多或少會出現扭曲。

然而，在大多數科學研究中，瞳孔的實際大小不如其隨時間變化的大小重要。在眼動追蹤會話期間記錄瞳孔大小的變化。瞳孔直徑數據分別為左眼和右眼提供，是對瞳孔大小的估計，以毫米為單位。 眼睛張開度定義為上下眼瞼之間可以安裝的最大球體的直徑（以毫米為單位）。上下眼瞼由鞏膜和睫毛/眼瞼結構之間的對比線定義。

大眼睛

這里再補一個眼動儀器的原理：

瞳孔中心角膜反射 (PCCR)。基本概念是使用光源照亮眼睛，引起高度可見的反射，并使用相機捕捉顯示這些反射的眼睛圖像。然后使用相機捕獲的圖像來識別光源在角膜（閃光）和瞳孔中的反射。然后可以計算由角膜和瞳孔反射之間的角度形成的向量——這個向量的方向，結合反射的其他幾何特征，然后用于計算注視方向。

近紅外照明用于在對象眼睛的角膜和瞳孔上創建反射圖案，并且圖像傳感器用于捕獲眼睛的圖像和反射圖案。然后使用圖像處理算法和眼睛的生理 3D 模型以高精度估計眼睛在空間中的位置和注視點。

結合上面的一些坐標空間的概念就可以看到這個東西的意思啦

我之前寫過一個pupill的眼動儀，這個是單眼追蹤的方案

（A）當以球形坐標表示地面真實注視方向dgt時，可以將其可視化為球體上的一個點（參見上下面板中的藍色圓盤；兩個面板都顯示相同的球體部分，盡管從不同的角度）。將瞳孔不可見注視估計管道應用于相應的并發左眼和右眼圖像對，導致注視估計d dev，它們分布在地面真實值（上下面板中的紅色圓盤）周圍。

（B） 正交投影到局部切線平面中，有效地展平了球體的曲率。因此，凝視估計值可以被視為 2D 平面中的點（白色圓盤）。因此，它們會產生點的2D分布，這可以通過2D高斯（密度顯示為熱圖）來解釋。

打完收工！

審核編輯：劉清