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微小相机助力眼动追踪技术发展
2019-12-27 14:53:27

眼动追踪,瞅啥都知道


  标题说到的眼动追踪一词,不了解的视友们可能会觉得陌生,眼球追踪不同于普通的目标追踪,眼动追踪技术通过记录眼睛的定位和运动来跟踪用户的注视点。

 

  眼动追踪的方式有三种可行的方法:眼电图法、巩膜接触镜/搜索线圈法、瞳孔/角膜发射法。

 

眼电图法

 

  眼电图(electro-oculogram)出现在70年代,曾被广泛应用,它使用电极测量眼窝附近皮肤的电压差来实现对眼睛运动的测量。眼电图通常用于医学方面对患者视网膜外层功能状况的采集,但也可反应体验者眼球位置及眼球运动变化。

 

  眼电图法会让人产生不适的感觉,所以并不适合长期使用和用于人际交互。另外,眼电图对测试环境要求极高,且追踪眼动轨迹精度低且并不适用于注视点检测,所以眼电图未能在眼动追踪方向继续发展。

 

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▲人的眼球存在着电压差,角膜表现为正极,眼底为负极,一般为1毫伏到数毫伏。在眼睛附近皮肤上贴上电极,当眼睛运动时,电极会产生不同信号,大约可以识别出3度的眼球水平转动和5度的眼球竖直转动。

 

巩膜接触镜/搜索线圈法

 

  巩膜接触镜/搜索线圈法是最精确的眼动追踪测量方法之一,它将一个机械(或光学)的原件连接到直接佩戴到眼睛的接触镜上,当人眼球转动时会牵动搜索线圈而使搜索线圈产生电动势,以此依据电压的变化分析眼球的运动。但该方法因对人体的入侵性极大,在一定情况下影响了体验者的视力,实验效果贼差并不理想。

 

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▲前面觉得入侵性没啥影响的视友们,快来感受一下体验者的绝望吧!

 

瞳孔角膜发射法

 

  瞳孔角膜发射法是通过将近红外光指向人眼来追踪眼球的运动轨迹。因角膜能反射落在它上面的光,将近红外光打在人眼上再通过能够捕捉近红外光的相机跟踪这些反射点,从而得出眼球注视点的移动变化。而且,人眼通常接受不到近红外光的波段,因此这不会分散体验者的注意力,体验者也不会因近红外光打在眼睛上而产生不适。


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▲瞳孔角膜发射法通过捕捉向人眼球发射近红外光的反射,来分析人眼的注视点

 

瞅啥其实很重要

 

  以上,我们说明了眼动追踪的各类方法,但眼球追踪可以做什么才是我们在了解这项技术之后的关键。目前来看,眼动追踪就是可以帮助我们同时测量认知成本、操作成本和时间成本的有效工具之一。眼动追踪的应用其实相当广泛,就像视觉搜索、语言研究、神经经济学,用户研究以及产品设计等研究。


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▲一张图告诉视友们,眼动追踪技术已覆盖各个领域

 

认知方面

 

  眼动追踪可以捕捉人在执行既定任务时的有意识或者无意识的视觉行为,其中也包括视觉搜索轨迹,我们可以通过采集人们在不同目标上的注视频率和停留时长,眼跳的幅度和速度等等来分析人们在认知过程中可能会遇到的问题。

 

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▲京都大学-通过对猩猩眼动追踪,进一步分析灵长类动物


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▲大阪大学-使用眼动仪对自闭症患者进行诊断与分析


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▲眼动追踪通过对志愿者的阅读习惯进行分析研究

 

操作方面

 

  眼动追踪还可以捕捉到人的操作行为,比如鼠标的点击和滚动,手指在屏幕或操控面板上的滑动或触摸等。我们通过采集人们视觉和操作行为的分析,还可以了解到人机交互过程中的问题。

 

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▲眼动追踪可研究ATM的可用性


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▲眼动追踪研究机场信息与导向标识系统

 

时间方面

 

  不用多做解释,视友们也可明白,通过眼动追踪系统记录到的信息中,可以精确的计算出每一步骤的持续时间和每一个行为的时间点。


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▲红色,黄色和绿色按降序表示指向图像部分的注视点的时间长度,颜色越红表示眼球注视该目标的时间越长,通过分析可得知吸引消费者的事物与特点。

 

凌云,助力眼动追踪

 

  凌云公司代理的Ximea拥有领先的数据算法,能够确保相机提供最快的传输速度及最低功耗。以其超过25年的技术积累以及超强的设计能力,旗下产品小巧紧凑,简洁美观。具备出色的模块化设计,可面向各应用提供多种OEM设计选择。Ximea还拥有世界领先的PCIe接口技术和嵌入式技术。

 

  Ximea公司出品的xiMU系列相机超紧凑低功耗CMOS相机为用户提供USB接口,且像素可达5百万,该系列相机非常小巧而且坚固,拥有极低的发热量,功耗低于1W,是的该系列非常适合一些在外形尺寸、内部空间、整体紧凑性有着严格要求的应用。


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▲XIMEA旗下MU9PM/C-MH相机

 

  凌云公司代理的FLIR公司,革新性的 FLIR Firefly相机将机器视觉核心功能和强大的深度学习能力相结合。尺寸非常小巧,仅1.5瓦的低功耗,非常适合便携式设备,通过最新的全局快门 CMOS 传感器实现完美成像。通过一体化的Intel® Movidius™ Myriad™双视觉处理器(VPU),可将经过训练的神经网络直接部署到相机上,并实现边缘推断。

 

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▲FLIR旗下Firefly DL深度学习相机

 

  眼动追踪技术的进步也代表着人类从认知世界到认知自我转换的过程,我们不难看出,这项技术将来也会与互联网大数据结合创造出更多的价值。