C8.08.1Eye-tracking calibration设计研究

校准过程要求用户依次注视若干已知屏幕坐标点,建立个体映射模型

别名: 九点校准 · 瞳孔角膜反射 · gaze mapping

概念解释

视频眼动仪直接看到的是瞳孔和角膜反射在相机里的位置,不是屏幕上的注视坐标。校准让用户依次注视若干已知点(常见 5、9 或 13 点),用这些配对估计一个个体映射:从瞳孔–角膜反射向量到显示平面。没有这步,系统只有眼球图像,没有“在看哪”。它是建立模型,不是在测量该模型事后漂了多少,也不是在定义精度和准确度这两个词。

机制

视觉轴(真正对准的方向)与眼球光学轴并不重合,夹角因人而异,称作 kappa 角。角膜曲率、瞳孔中心相对虹膜的偏移、眼镜屈光,都会改变相机里的几何。多项式或单应性映射把校准点上的观测向量和已知坐标拟合起来,等于把这些个体常数吸进系数。点太少,屏幕边缘外推会炸;点太多,用户疲劳、后半段注视质量下降,拟合反而变差。

校准质量取决于用户是否真的在看那个点、头有没有在点与点之间移动、红外反射有没有被镜片搅乱。一次合格的校准给出的是“此刻、此姿态、此照明下”的映射,不是永久的生理常数。

怎么研究

把校准点数、点的空间分布、是否允许头部微动、是否重试低质量点作为自变量,在校准后立刻用另一组验证点测角误差。 Holmqvist 等人的眼动方法学把校准后验证当成报告准确度的前提。 还要记校准失败率:多少人在 N 次尝试后仍无法达到误差阈值,以及失败是否集中在眼镜、美瞳、亚洲眼睑形态。实验室若只用裸眼大学生,会把校准写成“人人一次就能过”。

边界

有的消费设备声称免校准,那是另一条权衡,通常用群体模型加运行中适应,个体误差更大。斜视、义眼、严重上睑下垂会让“依次看点”的前提崩掉,需要单眼校准或放弃眼动。儿童很难按指令盯住点足够久,游戏化校准能提高完成率,但点上的注视质量不一定够用来拟合。强光把瞳孔缩得很小、或红外被太阳淹没时,再多点也拟合不出稳定映射。

怎么落地

  • 用覆盖屏幕使用区域的点阵做校准,边缘若会出目标就要有边缘点;对质量差的点允许重试而不是整次作废。
  • 校准过程中检测“是否真的在看该点”(注视稳定、瞳孔可见),不稳定则不要把该点写进拟合。
  • 验证:校准结束后立刻用未参与拟合的验证点报角误差,并按眼镜/裸眼、室内/窗边分层,而不是只报“校准完成”。

延伸

  • 同组C8.08.2 校准精度随用户头部姿态、眼镜与光照条件在校准后发生变化而衰减 · C8.08.3 校准是否需要重新进行,取决于漂移是否超出可接受误差范围 · C8.08.4 免校准眼动方案精度通常低于逐用户校准方案
  • 相邻C8.09 精度与准确度的区别 · C8.10 注视点漂移与再校准
  • 站内检索calibration · pupil-CR · kappa angle

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