摘要

  眼球追蹤系統利用一套個人電腦工作站以提供肢體殘障或無法言語者一個與人溝通的管道,也可以作為一套環境控制的系統。這一個系統藉由電腦機器視覺來計算人們觀看電腦螢幕時所注視的點,來判斷他所要選的選項,如此,肢障者只需要依賴眼球的唯一輸入,便可與電腦和人們溝通。眼球追蹤系統之空間動態校準的設計和測試非常重要,重點在降低因頭部位移而造成的誤差,並改善其判斷注視點的精密度和精確度,亦有採用第二參考光源來校準影像中眼球轉動時因頭部位移所改變的量,來改善其判斷注視點時的正確度,而經過模擬測試的結果,其正確率可以改善85%

 

簡介

  眼球追蹤系統利用一套個人電腦工作站以提供肢體殘障或無法言語者一個與人溝通的介面,依賴眼球注視螢幕的點,允許使用者去執行具有選單功能的電腦軟體。較早的研究中,其軟體與硬體的實現,已可讓使用者在注視電腦螢幕上半徑為4公分的面積範圍時,正確率達到100%,而使用者的頭部距離電腦螢幕前60公分。但是為了達到正確性,使用者的頭部必須保持靜止不動。但對一些身體有障礙的人們,像小兒麻痺者,是很難長時間保持固定姿勢的。就連一般的使用者若在操作中頭部稍有位移,就會使的注視判斷區域互相重疊,降低了眼球追蹤的正確性。

  眼球追蹤系統若採用空間動態校準模式,可以讓使用者有較大的頭部移動範圍,而不影響電腦判斷的正確性[1]。整個系統還加入了第二個參考LED光源,實驗測試結果,這樣的設計讓原本的判斷面積縮減了85%,而且頭部的移動若在20公分內,就不會影響到判斷注視點時的正確性。

  在本文中我們將介紹眼球追蹤系統的基本組成和操作,包括硬體架構,影像特徵點的擷取,影像特徵點和螢幕中注視點的對應轉換及其校正,並區別出眼球轉動和頭部移動對判斷注視點時的影響。在眼球特徵點的萃取方面,其實只是個近似值,因為影像特徵點到螢幕注視點的最佳對應關係是由電腦的經驗測試而得,但這是頭部保持固定不動時所得到的對應關係,當頭部移動了一個距離後,這些對應關係將失去其正確性。在進一步的模擬實驗中將頭部移動因素考慮進去,發現了頭部位置到LED光源之間的相似對應關係,應用此結果改善了頭部移動因素對系統的影響,並得到不同頭部位置與螢幕注視點之間的對應關係。

  利用螢幕旁邊加入的第二個LED光源,影像中產生了另一個特徵點,藉此可分別計算頭部位置與眼球的轉動,而得到一個判斷眼球注視點的空間動態較準模式。

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