嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程論文-嵌入式人機(jī)交互(編輯修改稿)
2025-07-09 11:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3 度的眼 球水平轉(zhuǎn)動和 5 度的眼球豎直轉(zhuǎn)動。眼電圖法會產(chǎn)生不適的感覺 ,不適合長期使用和用于人機(jī)交互。另外 ,儀器制造材料要求較高且需要穩(wěn)定的照明條件和調(diào)節(jié)標(biāo)定程序 ,而使用者的 4 變化也可能造成信號的不穩(wěn)定 ,比如 ,皮膚電阻會因為皮角質(zhì)的不斷分泌而改變。 / 搜尋線圈法 鞏膜接觸鏡 /搜尋線圈法是最精確的眼睛運動測量方法之一 ,它將一個機(jī)械的或者光學(xué)的元件連接到直接佩戴到眼睛的接觸鏡上。早期的記錄儀將熟石膏圈附加到角膜上 ,通過機(jī)械鉸鏈連接到紀(jì)錄筆上。隨著技術(shù)的發(fā)展 ,現(xiàn)代的接觸鏡通常附有安裝桿。接觸鏡的尺 寸需要足夠大 ,將角膜和鞏膜同時覆蓋 ,以免鏡頭滑動。常用的附加裝置有 : 反射鏡、搜尋線圈等。其原理是通過測量由于眼睛的轉(zhuǎn)動而決定的附加裝置的方位來確定眼睛的方位。使用反射鏡可以將固定光束反射到不同方向 ,從而獲得眼睛的運動狀態(tài)。使用搜尋線圈時在眼 睛周圍加上固定的磁場 ,當(dāng)眼睛轉(zhuǎn)動時會牽動搜尋線圈 ,使線圈中的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感生電動勢 , 而依據(jù)電壓的變化可以分析眼球的運動。接觸鏡法是比較精確的眼睛運動測量方法 ,在 5 度的測量范圍內(nèi)可以精確到 8 1 0分 ,但這是一個最具侵入性的方法 ,通常會滴入人工淚液以減輕 這種不舒。接觸鏡的雙層構(gòu)造會影響使用者的視力 , 不適合于測量注意點。 (POG)、視頻圖像法 (VOG ) 照片、視頻圖像法指測量眼睛的可區(qū)分特征的一類眼睛運動測量技術(shù)，這些特征包括瞳孔的外觀形狀 ,虹膜和鞏膜的異色邊緣 ,眼睛 附近的光源的角膜反射等。 鞏膜異色邊緣反射法 角膜 鞏膜異色邊緣反射法利用紅外線光在角膜 鞏膜邊緣反射的差異來測量眼睛運動狀況。該方法以數(shù)個紅外線 LED以固定的角度照射在虹膜周圍，經(jīng)虹膜和鞏膜反射的紅外光被對應(yīng)的紅外光敏管接受； 由于深色虹膜的反射能力差，大部分光線被吸收，而白色鞏膜部分的紅外線幾乎被完全反射；眼睛轉(zhuǎn)動的時候，光敏管接收到的紅外線會隨之變化，利用這些變化的紅外線信號，可以檢測眼球的運動。 角膜反射法 角膜能反射落在它上面的光 ,當(dāng)眼球 運動時 ,光以變化的角度射到角膜 ,得到不同方向上的反光。角膜表面形成的虛像因眼球旋轉(zhuǎn)而移動 ,實時檢測出圖像的位置 ,經(jīng)信號處理可得到眼動信號。 普金野圖像是由眼 睛的若干光學(xué) 界面反射所形成的圖像。角膜前表面、晶狀體后表面所反射的圖像是第一 和第四普金野圖像。雙普金野方法使用紅外光照射形成的第一和第四普金爾野反射 ,測量這兩個反射的相對位置并分析圖像數(shù)據(jù) ,可以計算眼睛在相對于頭部的朝向。 GenerationV眼睛跟蹤器就是雙普金野象視線跟蹤器。 5 上面提及的技術(shù)適合于對眼睛運動的測量 ,但如果需要測量“注意點”，可以固定住頭部以保持眼睛相對于頭的相對位置不變 ,或者測量眼睛的多個特征來消除頭部運動引起的歧義 ,比如角膜的高光反射和瞳孔的中心?；谝曨l結(jié)合瞳孔和角膜反射的方法 ,是目前最廣泛應(yīng)用于測量關(guān)注 點的方法。 角膜反射為瞳孔附近的小白點 ,它是角膜表面的反射高光 ,由于紅外光源是相對于眼睛的固定位置放置的 ,眼球在眼眶里面轉(zhuǎn)動的時候 ,角膜反射的位置是相對于眼睛是固定的。而瞳孔中心的的位置隨著眼睛的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動 ,因此 ,根據(jù)角膜反射點坐標(biāo)和瞳孔中心位置坐 標(biāo)構(gòu)成的向量可以估算視線的方向。 根據(jù)前面所述方法已經(jīng)開發(fā)了多種類型的眼睛跟蹤器 ,但每一種方法都有其優(yōu)缺點(比如精度、采樣率 ),毫無疑問 ,基于視頻的角膜反射式的視線跟蹤器最適合于圖形或者交互的應(yīng)用。 通過捕捉眼睛的紅外視頻圖像 ,這些裝 置可以處理視頻幀并輸出眼睛的相對于被觀察的屏幕的 x和 y坐標(biāo)。相比其他裝置 ,基于視頻的視線跟蹤器是相對非侵入性的 ,相當(dāng)?shù)鼐_ (30 度視角達(dá)到大約 1 度的精度 )；最重要的是和圖形系統(tǒng)的集成相對困難較小?；趫D像的跟蹤器主要限制于采樣率 ,通常希望達(dá)到 60Hz 的幀率才能完美地跟蹤眼睛的運動。
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