Visão sobre-humana: Tecnologia de rastreamento ocular enxerga o invisível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/05/2025

Um padrão de linhas distorcidas é visível como um reflexo nesta aproximação de um olho humano enquanto ele é rastreado com a nova tecnologia.
[Imagem: Florian Willomitzer]

Rastreamento ocular

O rastreamento ocular desempenha um papel fundamental nos mais recentes aparelhos de realidade virtual e realidade aumentada, além de ser uma tecnologia importante na indústria do entretenimento, na pesquisa científica, nas ciências médicas e comportamentais, na assistência à direção automotiva e até na engenharia industrial.

Assim, há muito a se ganhar com qualquer melhoria na tecnologia de rastrear os movimentos do olho humano com alta precisão.

E Jiazhang Wang e colegas da Universidade do Arizona, nos EUA, não fizeram pouco: Eles integraram uma poderosa técnica de imagem 3D, conhecida como deflectometria, com um sistema de computação avançada, o que permitiu melhorar drasticamente a tecnologia de rastreamento ocular.

Em um salto em relação às algumas dezenas de pontos detectados no olho com as tecnologias atuais, a nova combinação consegue capturar dezenas de milhares de pontos simultaneamente - e com potencial para aumentar ainda mais.

"Os métodos atuais de rastreamento ocular só conseguem capturar informações direcionais do globo ocular a partir de alguns pontos esparsos da superfície, cerca de uma dúzia no máximo," detalhou o professor Florian Willomitzer. "Com o nosso método baseado em deflectometria, podemos usar as informações de mais de 40.000 pontos da superfície, teoricamente até milhões, todos extraídos de uma única imagem instantânea da câmera."

"Mais pontos de dados fornecem mais informações que podem ser potencialmente usadas para aumentar significativamente a precisão da estimativa da direção do olhar," completou Wang. "Isso é crucial, por exemplo, para permitir aplicações de próxima geração em realidade virtual. Demonstramos que nosso método pode facilmente aumentar o número de pontos de dados adquiridos em um fator de mais de 3.000, em comparação com as abordagens convencionais."

Uma câmera registra padrões de luz refletidos na superfície do olho. Um algoritmo usa o chamado vetor normal de superfície – a direção perpendicular à superfície do olho – para medir o formato do olho, que pode então ser usado para estimar a direção do olhar.
[Imagem: Jiazhang Wang et al. - 10.1038/s41467-025-56801-1]

Deflectometria computacional

A deflectometria é uma técnica de imagem 3D que permite a medição de superfícies reflexivas com altíssima precisão. Suas aplicações mais comuns incluem a varredura de grandes espelhos telescópicos ou outras ópticas de alto desempenho em busca das menores imperfeições ou desvios de forma em relação aos projetos.

A equipe chama sua técnica híbrida de "deflectometria computacional", acrescentando que, além do rastreamento ocular, ela poderá ser usada na análise de pinturas e obras de arte, detectar o formato de lesões da pele e muitas outras possibilidades.

Em vez de depender de algumas fontes pontuais de luz infravermelha para obter informações dos reflexos da superfície ocular, o novo método utiliza uma tela que mostra padrões de luz estruturados, conhecidos como fonte de iluminação. Cada um dos mais de 1 milhão de píxeis na tela pode, assim, funcionar como uma fonte pontual de luz individual.

Analisando a deformação dos padrões conforme eles refletem na superfície do olho, torna-se possível obter dados de superfície 3D precisos e densos, tanto da córnea, que reveste a pupila, quanto da área branca ao redor da pupila, conhecida como esclera.

"A combinação única de técnicas de medição precisas e computação avançada permite que as máquinas 'vejam o invisível', dando a elas uma 'visão sobre-humana', além dos limites do que os humanos podem perceber," disse Willomitzer.

Com tantos pontos detectados no olho, a equipe constatou um efeito colateral desejável: A nova tecnologia cria uma reconstrução densa e precisa da superfície do olho, que poderá no futuro ser usada para diagnóstico imediato e correção de distúrbios oculares.

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