洞悉眼动追踪应用

工业相机为现代眼动追踪技术带来视觉盛宴

更多视频请点击 www.youtube.com/EyegazeEdge

自十九世纪70年代末,眼动追踪技术已逐渐发展。许多现代系统依赖机械视觉相机和复杂的软件计算来追踪眼部活动。

LC Technologies, Inc.(美国弗吉尼亚州费尔法克斯镇)是一家有着25年历史的眼动追踪技术提供商。他们为技术辅助,市场营销以及药物研究等领域设计多种系统。

残疾人受益于眼动追踪技术
LC Technologies的 Eyegaze Edge® 是一个技术辅助系统。该系统能帮助饱受诸如ALS、脑性瘫痪、肌肉萎缩、多发性硬化、脊髓损伤、中风和外伤性脑损伤等病痛折磨得残疾人与外界保持联系。Eyegaze Edge使无法控制身体或无法说话的残疾人能仅仅通过眼部活动说话、书写、打电玩、控制电器。

Eyegaze Edge是一个非侵入性单眼系统。它仅凭一部机械视觉相机,通过跟踪用户单眼的眼部活动确定其视线落点来操作系统。系统由一台13.3寸平板电脑,一部安装在显示屏下方的Allied Vision Technologies Guppy F-038 NIR 工业相机和一个可调节底座组成。

Guppy F-038 NIR相机是一款非常小巧的相机。它配备交错放置的CCD近红外线灵敏传感器,适用于低照度情况下的成像。相机系统重点介绍了LC Technologies的专利光圈技术——即在相机透镜中心装一盏小型低能红外LED灯。这盏红外线灯通过照亮眼球,使它形成角膜反射,以此来达到一个“明亮的瞳孔”效果。相机框定用户的瞳孔,以每秒60帧的速度捕捉拍摄用户的眼部活动。

并根据用户瞳孔中心的位置和角膜反射,运用三角计算法来断定用户在看屏幕哪里。视线落点的测量误差小于1/4英寸。

通过在一段特殊时间内注视并按下控制屏上的矩形按键,用户就可以操作Eyegaze Edge系统。系统配置了一系列菜单和选项,使用户他们能够自如应用系统并完成语音合成、环境控制(照明、响铃等)、打字、计算机软件操作、电脑鼠标运作、查阅email等多种任务。

开启并设定系统需要一个15秒的校准过程。用户凝视Eyegaze Edge屏幕上的小圆圈序列来完成校准。这使系统能获知用户眼部的心理属性,如角膜的弯曲程度,从而能更精确地确定他/她的视线落点。系统还可根据不同用户的瞳孔大小,下垂眼睑和不规则瞳孔进行调整。它亦能根据不同体位进行运作(坐视,仰躺和头侧向一边的情况)。

用于研究的EyeFollower

LC Technologies的EyeFollower是一款双目并用的系统。它有两台Guppy F-038 NIR 机械视觉相机固定在万向架上,使系统能在物体自由移动的同时于特定范围内捕捉到视线落点的数据。EyeFollower能跟踪并定位,也能通过图像处理软件的演算调节校准,并将精确度保持在0.4度以下。系统运用获得专利认证的不对称光圈技术来测量相机与角膜之间的变化和距离,从而使由头部纵向运动所造成的跟踪误差降到最小。

EyeFollower应用于多个应用领域,如市场营销,医学研究和飞行员训练。例如,在投资广告印刷市场中,眼部跟踪系统可为广告商提供一份详细报告,记录人们的视线集中在广告的哪一部分,发行的广告设计多久会失效等信息。测量的信息(包括第一视觉落点,主要视觉分布,注视时间,落点顺序和落点间的移动情况)经由热量或视觉落点分布图等视觉化工具记录并呈现出来。医学应用包括研究,心理疾病的诊断,以及神经性脑部损伤。通过分析患者视觉落点分布,医生就可作出相应诊断。飞机仿真器也同样运用眼部跟踪技术,通过比较新老飞行员的视线落点分布来测评飞行员训练的情况。

眼部跟踪下一步将走向何方?
由于眼部跟踪技术不断进步,其中一个屏障是如何克服资金和携带性问题,使该技术能应用于人们的日常生活。

例如,眼部跟踪技术可应用于汽车工业。通过将它植入汽车互动系统,司机可仅仅通过注视挡风玻璃上的控制器打开广播或调解车内环境温度。人们将不用将视线移开道路或将手移开方向盘。其他汽车安全应用包括汽车将知道你是否注意道路或是否集中注意力。家庭应用包括通过视线控制电器(电视,电灯开关,暖气)。在电动游戏中,我们的眼睛可应用于虚拟现实类应用。例如,通过游戏中物体的视线来观察周围环境。