C8.08.2Calibration degradation设计研究

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

别名: 校准失效 · 条件漂移 · calibration invalidation

概念解释

校准拟合的是“当时”的几何。用户事后改变头姿、把眼镜推上鼻梁、走到窗边,相机里的瞳孔–反射关系就不再等于拟合时的关系,映射的准确度下降。这是校准条件被破坏,不是映射系数随着时间自己慢慢爬走的那种漂移——后者是连续过程。这里的衰减可以是一次推眼镜就完成的阶跃。

机制

头姿改变了眼球相对相机的距离和角度,同一注视方向在图像上的向量会变。眼镜滑动同时移动镜片光轴和镜框反光,角膜反射可能跳到镜片上的另一个高光。照明改变瞳孔直径:瞳孔作为近平面圆盘,直径一变,估计的瞳孔中心会在三维里移动,即使角膜反射还在原处。这三件事都可以在校准后数秒内发生,不需要“用久了”。

远程桌面式眼动对头姿最敏感,因为相机固定、头在一个较大的盒子里动。头戴式把相机钉在脸上,头姿的影响小,但眼镜相对头显滑移、以及从室内走到户外的瞳孔阶跃,仍然直接打在映射上。化妆、眼泪、雾气属于同一类:光学条件变了,校准点上的几何作废。

怎么研究

在刚校准完的基线上,分别引入三种扰动:规定的头姿偏转、把眼镜沿鼻梁移动数毫米、开关窗边光源或改变屏亮度,再测同一组验证点的角误差增量。 要报阶跃幅度,不要只报“用了十分钟之后”——十分钟里可能什么条件都没变。 分层:框镜、隐形眼镜、裸眼。隐形眼镜较少滑动,但干燥时的镜片皱褶是另一种光学变化。实验室恒定照明会把光照这一支测没。

边界

头戴式、且用户不戴镜、照明稳定时,头姿变化对映射的伤害小于远程式,这条衰减会轻很多。反之,在车里、窗边办公、频繁戴上摘下眼镜的场景,校准几乎只在当下姿态有效。有些系统在校准过程中故意让头微动,把姿态变化吸进更稳健的模型,衰减会缓,但点上的注视质量更难保证。病理性瞳孔不等大或药物缩瞳,会让“照明→瞳孔→映射”这条链在没有环境变化时也断。

怎么落地

  • 校准指示里写清:保持将要使用的头姿和眼镜位置,不要在暗室校准完立刻开窗。
  • 检出明显的条件阶跃(头超出校准盒、瞳孔直径跳变、镜片高光改变)时,提示映射可能已失效,而不是继续按旧系数指向。
  • 验证:在目标设备上人为推眼镜、转头、改变屏亮,测量误差阶跃是否已经大过最小目标的一半。

延伸

  • 同组C8.08.1 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 · 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C8.10 注视点漂移与再校准 · C8.09 精度与准确度的区别
  • 站内检索calibration degradation · head pose · spectacle slippage

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