【《眼动追踪技术的分析情况文献综述》2100字】

眼动追踪技术的研究情况文献综述1.1眼动追踪技术概述眼动追踪技术是一种通过记录被试者眼睛的位置和运动来跟踪被试者的视线落点，并分析视觉行为的人机交互领域技术方法，其基本原理如图1-2所示。眼动追踪技术在人机交互领域中常见的应用为虚拟鼠标，一般情况下人们用手移动鼠标来控制屏幕上光标的移动，而现在可以通过眼动仪来追踪眼球的运动状况，计算出人眼在屏幕上的注视轨迹从而达到控制光标的目的。这种方式可以解放人的双手，在某些场合下可以提高工作效率，并且在针对残疾人士的应用中也有很大的发展空间。图1-2眼动追踪技术的实现原理目前，眼动仪主要可分为两大类：屏幕式眼动仪和头戴式眼动仪。头戴式眼动仪硬件成本比较昂贵，需要戴在人的头部，它可以达到较高的精度但是重量一般不会太轻，长时间佩戴会使用户感到不适。随着硬件技术的发展，目前已经出现了眼镜式眼动仪，它通常略大于正常眼镜，可以和正常眼镜一样直接佩戴，使用方便，但是测量精度较低。而桌面式眼动仪成本最低且实现简单，最简单的只要一个普通摄像头就可以实现，对摄像头采集到的图像进行处理分析，定位人眼和眼球的位置，并可以从图像中提取其它眼部特征来满足特定的需求。桌面式眼动仪的精度一般不如头戴式眼动仪，但由于其配置简单，用户体验较好，因此在人机交互和对于眼动追踪的研究中更多使用的是屏幕式眼动仪。1.2眼动追踪技术的研究与应用现状关于人眼眼动特性的研究始于19世纪末ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>韩玉昌</Author><Year>2000</Year><RecNum>200</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[14]</style></DisplayText><record><rec-number>200</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="etxvzvf9zfrvdzeeev5vr2tfw2pss2zpfze0"timestamp="1619534781">200</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>韩玉昌</author></authors></contributors><titles><title>眼动仪和眼动实验法的发展历程</title><secondary-title>心理科学</secondary-title></titles><periodical><full-title>心理科学</full-title></periodical><pages>71-74</pages><number>04</number><dates><year>2000</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[14]，这个时期受限于技术水平的限制，采用的研究方法大都为侵入式，例如使用机械杠杆来记录眼睛的运动状况，或通过放置在眼睛四周的电极检测眼球在移动过程中产生的微弱电信号来跟踪眼球的运动轨迹ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>王浩</Author><Year>2016</Year><RecNum>125</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[15]</style></DisplayText><record><rec-number>125</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="etxvzvf9zfrvdzeeev5vr2tfw2pss2zpfze0"timestamp="1602146962">125</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王浩</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">眼动跟踪技术的研究与实现</style></title></titles><dates><year>2016</year></dates><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">吉林大学</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[15]，这些早期的检测方式不仅测量精度低，而且可能会对被测试者得身体造成伤害，限制了其实际应用。20世纪初，Dodge和ClineADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Jacob</Author><Year>2003</Year><RecNum>126</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>126</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="etxvzvf9zfrvdzeeev5vr2tfw2pss2zpfze0"timestamp="1602147509">126</key></foreign-keys><ref-typename="BookSection">5</ref-type><contributors><authors><author>Jacob,RobertJ.K.</author><author>Karn,KeithS.</author></authors><secondary-authors><author>Hyönä,J.</author><author>Radach,R.</author><author>Deubel,H.</author></secondary-authors></contributors><titles><title>CommentaryonSection4-EyeTrackinginHuman-ComputerInteractionandUsabilityResearch:ReadytoDeliverthePromises</title><secondary-title>TheMind'sEye</secondary-title></titles><pages>573-605</pages><dates><year>2003</year><pub-dates><date>2003/01/01/</date></pub-dates></dates><pub-location>Amsterdam</pub-location><publisher>North-Holland</publisher><isbn>978-0-444-51020-4</isbn><urls><related-urls><url>/science/article/pii/B9780444510204500311</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>/10.1016/B978-044451020-4/50031-1</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[16]首次通过角膜反射法定量地分析了眼球的运动。1931年，TinkerADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Jacob</Author><Year>2003</Year><RecNum>126</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>126</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="etxvzvf9zfrvdzeeev5vr2tfw2pss2zpfze0"timestamp="1602147509">126</key></foreign-keys><ref-typename="BookSection">5</ref-type><contributors><authors><author>Jacob,RobertJ.K.</author><author>Karn,KeithS.</author></authors><secondary-authors><author>Hyönä,J.</author><author>Radach,R.</author><author>Deubel,H.</author></secondary-authors></contributors><titles><title>CommentaryonSection4-EyeTrackinginHuman-ComputerInteractionandUsabilityResearch:ReadytoDeliverthePromises</title><secondary-title>TheMind'sEye</secondary-title></titles><pages>573-605</pages><dates><year>2003</year><pub-dates><date>2003/01/01/</date></pub-dates></dates><pub-location>Amsterdam</pub-location><publisher>North-Holland</publisher><isbn>978-0-444-51020-4</isbn><urls><related-urls><url>/science/article/pii/B9780444510204500311</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>/10.1016/B978-044451020-4/50031-1</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[16]利用光记纹鼓获取了眼睛的运动图像，并根据角膜反射点的位置变化判断眼睛的视线方向。PaulFittsADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Fitts</Author><Year>1950</Year><RecNum>128</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[17]</style></DisplayText><record><rec-number>128</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="etxvzvf9zfrvdzeeev5vr2tfw2pss2zpfze0"timestamp="1602154547">128</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Fitts,PaulM.</author><author>Jones,RichardE.</author><author>Milton,JohnL.</author></authors></contributors><titles><title>Eyemovementsofaircraftpilotsduringinstrument-landingapproaches</title><secondary-title>AeronauticalEngineeringReview</secondary-title></titles><periodical><full-title>AeronauticalEngineeringReview</full-title></periodical><pages>1-6</pages><volume>9</volume><number>2</number><dates><year>1950</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[17]于1947年对飞行员在飞机着陆过程中的眼球运动进行研究，这是早期将眼动追踪技术应用到实际工程领域中的一个经典例子。1958年，Mackworth,J.F.和Mackworth,N.H.ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Mackworth</Author><Year>1958</Year><RecNum>127</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[18]</style></DisplayText><record><rec-number>127</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="etxvzvf9zfrvdzeeev5vr2tfw2pss2zpfze0"timestamp="1602154516">127</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Mackworth,JF</author><author>Mackworth,NH</author></authors></contributors><titles><title>EyeFixationsRecordedonChangingVisualScenesbytheTelevisionEye-Marker</title><secondary-title>JournaloftheOpticalSocietyofAmerica</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournaloftheOpticalSocietyofAmerica</full-title></periodical><pages>439</pages><volume>48</volume><number>7</number><dates><year>1958</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[18]通过摄像头记录了用户在看不同场景时的眼球运动特征，这极大的促进了眼动追踪系统在人机交互方面的应用。对于早期的眼动追踪研究，受限于当时的硬件技术和图像处理技术，因此当时的眼动追踪系统精度比较低，并且大多数系统仅能在特定的场景下使用。随着计算机技术和光学技术的发展，研究者们又进一步展开了对眼动追踪技术的研究和应用。1977年，Zaklad团队开发了ERICA系统，为只有眼睛能运动的重度残疾患者提供了全新的交互方式，它可以使重度残疾患者仅用眼睛来控制文字输入或其它设备，使他们能进行一些日常活动，这标志着眼动追踪系统已经开始应用到日常生活中。2003年，Jacob和KarnADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Jacob</Author><Year>2003</Year><RecNum>126</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>126</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="etxvzvf9zfrvdzeeev5vr2tfw2pss2zpfze0"timestamp="1602147509">126</key></foreign-keys><ref-typename="BookSection">5</ref-type><contributors><authors><author>Jacob,RobertJ.K.</author><author>Karn,KeithS.</author></authors><secondary-authors><author>Hyönä,J.</author><author>Radach,R.</author><author>Deubel,H.</author></secondary-authors></contributors><titles><title>CommentaryonSection4-EyeTrackinginHuman-ComputerInteractionandUsabilityResearch:ReadytoDeliverthePromises</title><secondary-title>TheMind'sEye</secondary-title></titles><pages>573-605</pages><dates><year>2003</year><pub-dates><date>2003/01/01/</date></pub-dates></dates><pub-location>Amsterdam</pub-location><publisher>North-Holland</publisher><isbn>978-0-444-51020-4</isbn><urls><related-urls><url>/science/article/pii/B9780444510204500311</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>/10.1016/B978-044451020-4/50031-1</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[16]指出基于眼动追踪的人机交互技术很可能替代鼠标和键盘，成为主流的人机交互手段。2006年Ward等人研发了一种基于眼动追踪的字符输入系统，该系统通过追踪用户眼睛注视的方向来实现在计算机上输入文本，完全脱离键盘和鼠标的控制。2007年，天津大学利用眼动追踪技术和眨眼检测技术获取人眼注视的位置信息和眨眼情况，从而实现通过眼睛对鼠标的操作。2009年，Tall等人设计了视线跟踪系统来控制在赛道上行驶的远程车辆。2012年浙江大学开发了应用于汽车眼动交互系统EyeHUD，该系统由视线预置界面、实现控制界面和汽车虚拟场景组成。近些年来，谷歌、三星、苹果等科技巨头都布局眼动追踪技术，尤其是与虚拟现实(VR)技术的结合，发布了一些主要用于游戏领域的商用的VR头戴显示器。参考文献ADDINEN.REFLIST[1] WolpawJ,WolpawEW.Brain-ComputerInterfaces:PrinciplesandPractice[M].2012.[2] DadarlatMC,O'DohertyJE,SabesPN.Alearning-basedapproachtoartificialsensoryfeedbackleadstooptimalintegration[J].NatureNeuroscience,2015,18(1):138-144.[3] vanDokkumLEH,WardT,LaffontI.Braincomputerinterfacesforneurorehabilitation

–

itscurrentstatusasarehabilitationstrategypost-stroke[J].AnnalsofPhysicalandRehabilitationMedicine,2015,58(1):3-8.[4] LécuyerA,LotteF,ReillyRB,etal.Brain-ComputerInterfaces,VirtualReality,andVideogames[J].Computer,2008,41(10):66-72.[5] SaboorA,RezeikaA,StawickiP,etal.SSVEP-BasedBCIinaSmartHomeScenario[C]//InternationalWork-conferenceonArtificialNeuralNetworks.Springer,Cham,2017.[6] RamadanRA,RefatS,ElshahedMA,etal.BasicsofBrainComputerInterface[M].SpringerInternationalPublishing,2015.[7] ThurlingsME,vanErpJBF,BrouwerA-M,etal.EEG-BasedNavigationfromaHumanFactorsPerspective[M]//TANDS,NIJHOLTA.Brain-ComputerInterfaces:ApplyingourMindstoHuman-ComputerInteraction.London;SpringerLondon.2010:71-86.[8] MühlC,AllisonB,NijholtA,etal.Asurveyofaffectivebraincomputerinterfaces:principles,state-of-the-art,andchallenges[J].Brain-ComputerInterfaces,2014,1(2):66-84.[9] McfarlandDJ,SarnackiWA,WolpawJR.Brain–computerinterface(BCI)operation:optimizinginformationtransferrates[J].BiologicalPsychology,2003,63(3):237-251.[10] NakanishiM,WangY,WangY-T,etal.GeneratingVisualFlickersforElicitingRobustSteady-StateVisualEvokedPotentialsatFlexibleFrequenciesUsingMonitorRefreshRate[J].PlosOne,2014,9(6):992-935.[11] NakanishiM,WangY,ChenX,etal.EnhancingdetectionofSSVEPsforahigh-speedbrainspellerusingtask-relatedcomponentanalysis[J].IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,2018,65(1):104-112.[12] SchererR,MullerGR,NeuperC,etal.AnasynchronouslycontrolledEEG-basedvirtualkeyboard:Improvementofthespellingrate[J].IeeeTransactionsonBiomedicalEngineering,2004,51(6):979-984.[13] DiezPF,TorresMullerSM,MutVA,etal.Commandingaroboticwheelchairwithahigh-frequencysteady-statevisualevokedpotentialbasedbrain-computerinterface[J].MedicalEngineering&Physics,2013,35(8):1155-1164.[14] 韩玉昌.眼动仪和眼动实验法的发展历程[J].心理科学,2000,(04):71-74.[15] 王浩.眼动跟踪技术的研究与实现[D].吉林大学,2016.[16] JacobRJK,KarnKS.CommentaryonSection4-EyeTrackinginHuman-ComputerInteractionandUsabilityResearch:ReadytoDeliverthePromises[M]//HYöNäJ,RADACHR,DEUBELH.TheMind'sEye.Amsterdam;North-Holland.2003:573-605.[17] FittsPM,JonesRE,MiltonJL.Eyemovementsofaircraftpilotsduringinstrument-landingapproaches[J].AeronauticalEngineeringReview,1950,9(2):1-6.[18] MackworthJF,MackworthNH.EyeFixationsRecordedonChangingVisualScenesbytheTelevisionEye-Marker[J].JournaloftheOpticalSocietyofAmerica,1958,48(7):439.[19] LimJ-H,LeeJ-H,HwangH-J,etal.DevelopmentofahybridmentalspellingsystemcombiningSSVEP-basedbrain-computerinterfaceandwebcam-basedeyetracking