Приветствую вас на своем канале!
Глаз обладает большой коммуникативной способностью. Зрительный контакт и направление взгляда являются очень важными сигналами в человеческом общении, например, при регулировании взаимодействия установлении социально-эмоциональной связи или указании цели нашей визуальной заинтересованности.
Глаз является зеркалом души или окном в мозг. Поведение взгляда отражает когнитивные процессы и может дать понять о наших мыслях и намерениях. Мы часто смотрим на происходящее, прежде чем начать действовать.
Отслеживание глаз - это процесс отслеживания движения глаз или абсолютной точки взгляда, ориентированной на то место, на котором сфокусирован взгляд пользователя. Отслеживание глаз полезно в широком спектре областей применения, от психологических исследований и медицинской диагностики до изучения удобства использования интерактивных приложений, управляемых взглядом.
Первые попытки в создании прибора слежения за глазами
Базовые движения глаз были разделены на категории, и их продолжительность оценивалась задолго до появления технологии отслеживания движения глаз, позволяющей точно измерять данный процесс.
Первое поколение устройств слежения за глазами было крайне инвазивным и неудобным. Прорывом в технологии слежения стала разработка первого "неинвазивного" прибора в начале 1900-х годов, основанного на фотографии и отражении света от роговицы. Его можно считать первым родоначальником современных широко используемых систем слежения за роговицей, основанных на видеосъемке и отражающих свойствах глаза.
Разработка простейших систем на базе камер и увеличение производительности компьютеров позволили собирать данные в режиме реального времени и использовать взгляд в качестве метода контроля для людей с ограниченными способностями.
Отслеживание глаз больше не является уникальной технологией, используемой специализированными исследовательскими лабораториями или отдельными группами пользователей, а активно используется в широком спектре дисциплин и областей применения.
При выборе системы слежения за зрением следует обращать внимание на особенности аппаратуры слежения за взглядом, а также на сопутствующее программное обеспечение и дополнительные аксессуары.
Многие производители систем слежения за глазами предлагают различные модели, предназначенные для различных целей. Системы могут использовать одни и те же основные технические принципы работы, но то, что делает определенную систему пригодной для конкретной цели, это приложения (программное обеспечение), использующие исходные данные глаз, например, программное обеспечение для записи и анализа пути взгляда или вспомогательное программное обеспечение, которое позволяет использовать глаз в качестве замены мыши.
Вопросы, которые необходимо учитывать с технической стороны и которые влияют на пригодность системы для конкретных целей, включают:
- пространственное и временное разрешение (точность)
- угол обзора камеры
- свободу движений головы
- устойчивость к окружающему свету
- устойчивость к воздействию очков и контактных линз
- возможность отслеживать только один или два глаза.
Видеонаблюдение за глазами, особенно если оно реализовано в виде удаленного устройства слежения, обеспечивает довольно удобную неинвазивную (бесконтактную) опцию для пользователей. Системы, сочетающие видеосигнал с инфракрасным (т.е. отслеживающие как зрачок, так и ИК-отражение роговицы), также обеспечивают необходимую свободу движения головы без ущерба для точности.
Особенности использования отслеживающих устройств
Однако эти системы, особенно IR-PCR, очень чувствительны к окружающему свету и изменениям уровня освещенности и обеспечивают лишь ограниченную временную точность и время записи.
Отслеживающие устройства на основе EOG не чувствительны к условиям освещения. Недостатком является то, что EOG можно считать инвазивной и может рассматриваться как непрактичная для повседневного использования, так как для измерения разницы электрических потенциалов кожи необходимо располагать электроды вокруг глаз.
Так как EOG основан на изменениях электрического потенциала, он также может отслеживать все типы движений глаз и миганий; это вариант для тех, кому не удается провести калибровку на основе VOG. EOG также продолжает отслеживать движения глаз, даже если пользователь прищуривается или закрывает глаза, например, во время смеха.
Существуют также различия в данных, полученных каждым из устройств слежения. Так как система на основе EOG предоставляет информацию об относительных движениях глаз, она особенно полезна в ситуациях, когда требуется только изменение направления взгляда (например, жесты, навигация и управление). Тем не менее, системы на основе VOG являются более эффективными, если важна точная точка зрения (например, задачи "точка-выбор").
Для некоторых задач сочетание EOG и VOG может обеспечить наилучший результат
За исключением нескольких случаев, их комбинированное использование не получило широкого применения. Ученые считают, что использование метода, сочетающего в себе лучшие качества каждой технологии, может иметь большой потенциал, особенно для пассивного отслеживания глаз и клинических исследований, проводимых в сложных условиях окружающей среды.
В зависимости от контекста и целевой среды, следует также рассмотреть такие вопросы, как мобильность, поддержка беспроводного использования, время автономной работы и модульность прибора.
Устройство слежения за глазами (камера) может быть встроено в боковой части монитора компьютера или поставляться как отдельное устройство, которое может быть подключено к любому ноутбуку или другому механизму, а так же может быть использовано в качестве головного убора.
Некоторые производители продают модули слежения за зрением и специализированные решения, которые могут быть интегрированы в устройства заказчика. С человеческой точки зрения, инвазивность системы, простота использования, время настройки и доступная клиентская поддержка являются важными вопросами.
Для людей с ограниченными возможностями система контроля зрения - это способ общения и взаимодействия с окружающим миром, который может широко использоваться в различных условиях. Таким образом, помимо простоты использования и удобства монтажа, необходимо тщательно учитывать вопросы надежности и безопасности.
Кроме того, необходимо уметь адаптировать систему к возможностям, потребностям и проблемам каждого пользователя в отдельности. С повышением доступности, надежности и удобства использования самых современных устройств слежения, фокус на исследования в области технологий наблюдения постепенно смещается от технических проблем к человеческому мнению, что требует изучения опыта пользователей.
Современной тенденцией в исследованиях и разработке приложений для слежения за глазами является переход от лабораторных исследований к более естественным мобильным системам как внутри помещений, так и на открытом воздухе. Именно по этой причине существует высокий спрос на системы, которые могут работать в различных мобильных условиях.
Кремниевая сетчатка
В дополнение к усовершенствованным методам, основанным на VOG и EOG, в настоящее время изучаются новые подходы к отслеживанию зрения. Будущие системы слежения за глазами могут быть основаны на технологии и сенсорных системах, имитирующих биологическое зондирование и структуру глаз. Например, так называемая "кремниевая сетчатка" демонстрирует высокий потенциал для высокоскоростного слежения за глазами, который может обеспечить надежные измерения даже в условиях внешней освещенности.
Пиксели кремниевой сетчатки способны асинхронно реагировать на относительные изменения яркости. Это обеспечивает быстрое и надежное обнаружение движения и слежение за объектом в условиях различного освещения, когда традиционное видео- и ИК-обследование глаз, как правило, не срабатывает.
Помимо направления взгляда и моделей движения глаз, интерпретации эмоционального и когнитивного состояния пользователя могут способствовать появлению и других измерений, связанных со зрением, такие как размер зрачка. Поведение взгляда может также сочетаться с другими измерениями лица и тела пользователя, что позволяет использовать мультимодальные физиологические вычисления.
Моделирование на основе взгляда пользователя может стать шагом на пути к подлинно интеллектуальным интерфейсам, способным облегчить работу человека Достижения в технологии открывают новые области для отслеживания глаз, расширяя область применения.
Для людей с особыми потребностями мобильное слежение за зрением может дать больше свободы благодаря контролю за движением инвалидных колясок и дистанционному управлению. Отслеживание зрения становится все более интересным вариантом даже в традиционных вычислениях.
Крупнейшие технологические компании и игровая индустрия начинают проявлять растущий интерес к внедрению системы отслеживания зрения, создавая новые проекты. Технологии, основанные на зрении, уже широко используются в игровой индустрии, позволяя игрокам управлять играми с помощью жестов и движением всего тела, а отслеживание движения глаз является частью будущих игр.
Ажиотаж в области смарт-очков (таких как Google Glass) указывает на то, что это только вопрос времени, когда на рынок выйдет первый контролируемое глазами потребительское устройство.
Спасибо, что прочитали до конца!
