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Design

Das IG-30 System ist das erste kommerziell in Europa entwickelte "Eye-Tracking" System, welches von Beginn an mit dem Ziel der Anwendung als Kommunikationshilfe entwickelt wurde. Grundvoraussetzung für die Entwicklung eines solchen Systems sollten Robustheit, Modularität, Genauigkeit und Kosteneffizienz sein, um das System einer breiten Masse verfügbar machen zu können.

Verfahren

Ein Kamerasystem nimmt Bilder des Kopfes unter Infrarotbeleuchtung auf, wodurch die Belichtung unabhängig vom Hintergrund oder der umgebenden Lichtverhältnisse wird. Die Bildverarbeitungssoftware lokalisiert automatisch den Kopf und extrahiert die Augenregion. Die Pupillenbewegung wird dabei mit höchster Subpixel-Genauigkeit gemessen. Gesichtsmerkmale werden benutzt um den Kopf in einem 3D Koordinaten- System in Bezug zum Monitor zu ermitteln.
Durch die Anwendung eines geometrischen Modells, das lediglich die einmalige Kalibrierung des Benutzers erfordert, lässt sich der Blickwinkel zum Bildschirm feststellen. Man benutzt nun die virtuelle 3D-Kopf- und Augenposition des Benutzers und kann damit feststellen worauf gerade der Blick auf dem Bildschirm gerichtet ist.

Herausforderung

Arbeitsbereich

Bis vor kurzem waren Eye-Tracking Systeme generell nur dann in der Lage Augenbewegungen akkurat zu ermitteln, wenn der Kopf des Benutzer in irgendeiner Form fixiert wurde. Da diese Systeme häufig nur ein Auge verfolgten, ergab sich insgesamt ein sehr kleiner Arbeitsbereich.
Neuste Entwicklungen im Bereich der Kamera- und der Bildverarbeitungs-Technologien ermöglichen modernen Systemen, Blicke von Anwendern mit höchster Präzision zu erfassen auch wenn diese sich in natürlichem Maße vor dem Monitor bewegen.

Mit dem IG-30 System lassen sich Augenbewegungen in einem Bereich verfolgen, der in etwa den Ausmaßen eines Monitorbildes bei 50 - 70 cm Abstand entspricht.
Dieser sehr große Arbeitsbereich, gekoppelt mit der für eine Kommunikationshilfe unerreichten Abtastrate, erlauben die effiziente Anwendung des IG-30 Systems in vielen Anwendungsfällen.

Brillen & Kontaktlinsen

Brillen - ca. 80% aller Brillen funktionieren problemlos mit dem System. Wie bei allen videobasierten Eye-Tracking Systemen gibt es natürlich immer Brillen mit unbekannten Eigenschaften die eine Herausforderung für jede Bilderfassung sind: optische Krümmungen, sowie Reflexionen an der Oberfläche können die Genauigkeit des System oder gar die Funktionalität im Ganzen beeinträchtigen.
Aufgrund seines Designs und seiner sehr robusten Bildverarbeitung, ist das IG-30 System sehr stabil und akkurat, selbst bei Brillenträgern. Es wurde viel Entwicklungsarbeit investiert und viele Tests durchgeführt, um das System so tolerant wie möglich zu machen. Falls trotzdem Probleme auftreten sollten, meldet das System dem Anwender Tracking - Probleme direkt über den Statusmonitor. In vielen Fällen reicht es aus den Kopf etwas anders zu positionieren, um das Ergebnis signifikant zu verbessern.

Kontaktlinsen - Kontaktlinsen stellen eine vergleichbare Herausforderung wie Brillen dar. Die meisten Nutzer können jedoch die Kalibrierung durchführen und das System problemlos verwenden.

Haut- und Augen-Farbe

Verringerter Bildkontrast durch bestimmte Augenfarben verhindert nicht die Anwendung.
Im Gegensatz zu einigen anderen Systemen ist das IntelliGaze^TM System nicht abhängig vom sogenannten Rotaugen-Effekt, um erfolgreich zu arbeiten. Statt dessen wird eine spezielle Herangehensweise genutzt, die verschiedene Merkmale der Augenumgebung verwendet, um diesen Effekt zu verringern. Wiederum wurden intensive Tests durchgeführt, um diese Leistung unter realen Bedingungen sicher zu stellen.

Umgebung

Sonnenlicht und umgebendes Infrarotlicht - Obwohl die IntelliGaze^TM Technologie für Innenräume entwickelt wurde, machen sie mehrere Designparameter sehr robust gegen Infrarot-Artefakte die normalerweise die Bildverarbeitung stören würden. Für ein optimales Ergebnis sollten Räume mit hohem Infrarotlicht-Anteil, z.B. Halogenlampen, vermieden werden.

Genauigkeit bei natürlichen Kopfbewegungen

Das untere Video zeigt die exzellente Genauigkeit des IG-30 Eye-Tracking Systems unter verschiedenen Kopfbewegungen. Das grüne Kreuz gibt dabei die aktuelle Blickrichtung wieder.

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