嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程論文-嵌入式人機(jī)交互-文庫吧
2025-05-14 11:03 本頁面
【正文】 、目的和需求，具有輸入輸出雙向性特 2 點(diǎn)。視線檢測使得抽取對人機(jī)交互有用的信息成為可 能 ,從而實(shí)現(xiàn)自然的、直覺的和有效的交互 ,因此 ,對視線跟蹤技術(shù)及其在人機(jī)交互中應(yīng)用的研究具有特殊的價(jià)值。 目前 ,視線跟蹤技術(shù)和對視線所蘊(yùn)含信息的理解還處在實(shí)驗(yàn)研究階段。 2 視線跟蹤技術(shù)概述 視線追蹤是利用機(jī)械、電子、光學(xué)等各種檢測手段獲取受試者當(dāng)前“注視方向”的技術(shù)。按照系統(tǒng)構(gòu)成和采用的檢測方法可以粗略劃分為侵入式和非侵入式兩種。在人機(jī)交互和疾病診斷兩個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如助殘、虛擬現(xiàn)實(shí)、認(rèn)知障礙診斷、車輛輔助駕駛、人因分析等。用于診斷的視線追蹤系統(tǒng)可以采用侵入式以達(dá)到更高的精度 . 用于交互的視線追蹤系統(tǒng)除了對精度、魯棒性、實(shí)時(shí)性的要求以外 , 需要最大程度地減少或消除對使用者的干擾。隨著數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算 機(jī)視覺、人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，基于眼睛視頻分析 (Video oculographic,VOG) 的非侵入式視線追蹤技術(shù)成為當(dāng)前熱點(diǎn)研究方向。 目前用戶界面所使用的任何人機(jī)交互技術(shù)幾乎都有視覺參與。早期的視線跟蹤技術(shù)首先應(yīng)用于心理學(xué)研究 (如閱讀研究 )，后被用于人機(jī)交互。眼動(dòng)在人的視覺信息加工過程中，起著重要的作用。它有三種主要形式：跳動(dòng) (Saccades), 注視 (Fixations)和平滑尾隨跟蹤 ( Smooth Pursuit)。在正常的視覺觀察過程中，眼動(dòng)表現(xiàn)為在被觀察目標(biāo)上一系列的停留及在這停留 點(diǎn)之間的飛速跳動(dòng)，這些停留一般至少持續(xù) 100ms 以上，稱為注視。絕大多數(shù)信息只有在注視時(shí)才能獲得并進(jìn)行加工。注視點(diǎn)間的飛速跳躍稱為眼跳動(dòng)。眼跳動(dòng)是一種聯(lián)合眼動(dòng)（即雙眼同時(shí)移動(dòng)），其大小為 1到 40 度視角，持續(xù)時(shí)間為 30到 120ms，最高運(yùn)動(dòng)速度為 400600度 /秒。 3 視線跟蹤的基本原理 視線跟蹤技術(shù)及裝置有強(qiáng)迫式（ intrusiveness）與非強(qiáng)迫式 (nonintrusiveness)、穿戴式與非穿戴式接觸式（如 Eyeglassmounted）與非接觸式 (Remote)之分；其精度從 176。至 1176?；?2176。不等，制造成本也有巨大差異。在價(jià)格、精度與方便性等因素之間作出權(quán)衡是一件困難的事情，例如視線跟蹤精度與對用戶的限制和干擾就是一對尖銳的矛盾。有關(guān)視覺輸入的人機(jī)界面研究主要涉及兩個(gè)方面：一是視線跟蹤原理和技術(shù)的研究；二是在使用這種交互方式后 ,人機(jī)界面的設(shè)計(jì)技術(shù)和原理的研究。 3 眼睛能平滑地追蹤運(yùn)動(dòng)速度為 1到 30度 /秒的目標(biāo)，這種緩慢、聯(lián)合追蹤眼動(dòng)通常稱為平滑尾隨跟蹤。平滑尾隨跟蹤必須有一個(gè)緩慢移動(dòng)的目標(biāo)，在沒有目標(biāo)的情況下，一般不能執(zhí)行這種眼動(dòng)。在人機(jī)交互中，主要表現(xiàn)為跳動(dòng)和注視兩種形式。 視線追蹤的基本工作原理是利用圖象處理技術(shù)，使用能鎖定眼睛的特殊攝象機(jī)。通過攝入從人的眼角膜和瞳孔反射的紅外線連續(xù)地錄視線變化，從而達(dá)到記錄分析視線追蹤過程的目的。在人機(jī)交互中對視線追蹤的基本要求是： （ 1）要保證一定的精度，滿足使用要求； （ 2） 對用戶基本無干擾； （ 3）定位校正簡單； （ 4） 可作為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè) 4 視線跟蹤技術(shù)分析 一般而言 ,存在兩種類型的眼睛運(yùn)動(dòng)跟蹤技術(shù)：第一種方法測量相對于頭部的眼睛位置 , 第二種是測量空間中眼睛關(guān)注點(diǎn)。人機(jī)交互系統(tǒng)主要關(guān)注的是交互場景中用戶所關(guān)注的對象 ,這通常使用后一種測量方法。 最廣泛使用的測量關(guān)注點(diǎn)是基于瞳孔 角膜反射向量的視線跟蹤方法。目前存在四大類的眼睛運(yùn)動(dòng)測量方法 : 眼電圖法 ,鞏膜接觸鏡 /搜尋線圈 ,POG 法或 VOG 法和基于視頻的結(jié)合角膜反射。 眼電圖法 眼電圖法出現(xiàn)在 70 年代 ,曾被廣泛應(yīng)用 ,它使用電極測量眼窩附近皮膚的電壓差來實(shí)現(xiàn)對眼睛運(yùn)動(dòng)的測量人的眼球存在著電壓差 ,角膜表現(xiàn)為正極 ,眼底為負(fù)極 ,一般為 1毫伏到數(shù)毫伏。在眼睛附近皮膚貼上電極 ,當(dāng)眼睛運(yùn)動(dòng)時(shí) ,電極會產(chǎn)生不同信號 ,大約可以識別出
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