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眼動(dòng)追蹤技術(shù)在東南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)“腦機(jī)接口”控制手推車移動(dòng)的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1168 發(fā)布日期:2022-10-28  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

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腦-機(jī)接口BCI系統(tǒng)可以為特殊困難人群提供一種新的人機(jī)交互方法,以恢復(fù)溝通、改善控制等優(yōu)點(diǎn),在傳統(tǒng)的BCI系統(tǒng),更多的是使用了基于EEG的BCI系統(tǒng)的應(yīng)用研究。但是其也有一些困難,比如非接觸的人群等,在某些場景應(yīng)用中的信號采集難,信噪比低等缺點(diǎn),使得基于傳統(tǒng)上EEG的BCI系統(tǒng)不適合某些應(yīng)用場景。因此,基于眼動(dòng)追蹤的交互系統(tǒng)其相對穩(wěn)定的可視化信號,無接觸干擾、方便高效等優(yōu)點(diǎn)。在近些年中,眼動(dòng)追蹤技術(shù)廣泛應(yīng)用于人機(jī)交互系統(tǒng)中。早期的眼動(dòng)追蹤設(shè)備已經(jīng)能使其簡單的文字輸入成為可能,實(shí)現(xiàn)了有困難障礙的特殊人群與外界之間的溝通交流。

 

今天為大家介紹由東南大學(xué)葛勝老師研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在2022 International Conference on Computer Engineering and Artificial Intelligence (ICCEAI),計(jì)算機(jī)工程與人工智能國際會議上的文章《Trolley Remote Control System Using Eye Motion Tracking》,本文將眼動(dòng)的“腦機(jī)接口”實(shí)現(xiàn)了可能。本文基于EyeLink1000 plus眼動(dòng)追蹤設(shè)備建立了手推車遙控系統(tǒng),根據(jù)人眼的注視方向來控制手推車的運(yùn)動(dòng)方向。充分顯示了眼動(dòng)追蹤技術(shù)在人機(jī)交互領(lǐng)域具有非接觸、自然交互、用戶友好和高效的優(yōu)點(diǎn)。

 

本文提出了一種基于人眼跟蹤技術(shù)的小車遙控系統(tǒng),該系統(tǒng)根據(jù)人眼的視線方向控制小車的行駛方向。該系統(tǒng)中眼動(dòng)數(shù)據(jù)的采集由EyeLink 1000 Plus(加拿大SRResearch)實(shí)現(xiàn)。本研究比較了兩種注視點(diǎn)檢測算法。一種方法將眼動(dòng)追蹤記錄的人眼的注視位置聚集在預(yù)設(shè)時(shí)間窗口中,另一種方法直接使用眼動(dòng)設(shè)備自身軟件確定的注視點(diǎn)來構(gòu)建注視熱圖,然后執(zhí)行圖像處理。用戶界面包含八個(gè)方向箭頭,在實(shí)驗(yàn)中,被試按要求在一定的順序方向查看這八個(gè)箭頭。通過對目標(biāo)箭頭檢測精度的分析,評價(jià)了使用每種算法的系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。通過分析原始眼動(dòng)數(shù)據(jù)以獲得注視點(diǎn),系統(tǒng)可以更好地區(qū)分用戶的有意識和無意識注視,實(shí)現(xiàn)更自然、更高效的人機(jī)交互。

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實(shí)驗(yàn)環(huán)境圖——來源文章



如下圖所示,長注視持續(xù)時(shí)間控制的小車運(yùn)動(dòng)的平均準(zhǔn)確度(99.55%)高于短注視持續(xù)時(shí)間的小車運(yùn)動(dòng)(95.54%)。發(fā)現(xiàn)兩種控制方法的性能在統(tǒng)計(jì)學(xué)上存在差異。(p<0.05)。兩者的準(zhǔn)確率都大于95%,這表明整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好。

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不同算法中檢測注視的準(zhǔn)確率——來源文章


參考文獻(xiàn):

S. Rao, Z. Kong, W. Lan, H. Yang, Y. Leng and S. Ge, "Trolley Remote Control System Using Eye Motion Tracking," 2022 International Conference on Computer Engineering and Artificial Intelligence (ICCEAI), 2022, pp. 826-830, doi: 10.1109/ICCEAI55464.2022.00172.

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