學位論文
Permanent URI for this collectionhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/73890
Browse
7 results
Search Results
Item 可見光眼動儀虹膜匹配系統硬體架構設計(2024) 劉興驊; Liu, Hsing-Hua可見光眼動儀以虹膜定位作為判斷眼睛凝視方向的主要基準。相較於傳統紅外光眼動儀，可見光眼動儀無法在影像中找出完整的瞳孔位置，必須以虹膜邊界來估算瞳孔中心。然而，由於虹膜邊界可能被眼瞼遮蓋，因此需要仰賴可靠的眼球模型與虹膜邊界比對演算法來精確定位虹膜位置。在過去的幾年中，研究團隊已提出一種有效率的階層式搜尋法，用於在眼睛照片中定位虹膜邊界，並據以估計視線方向。本論文以此演算法架構為基礎，提出了可見光眼動儀中虹膜匹配的晶片架構，使其能夠從照片的特定範圍中快速完成虹膜匹配。在可用硬體資源受限的情況下，巧妙運用平行計算與管線式處理，以提高本晶片的計算效率。並在FPGA上實作了此晶片架構，其效能與處理結果與多核心的電腦計算結果相近，成功實現即時處理的目標。Item 可見光眼動儀頭動補償及眼球模型最佳化硬體實現(2024) 應仁翔; Ying, Jen-Hsiang本論文致力於改善可見光眼動儀在頭部移動時可能產生的凝視點計算錯誤。傳統眼動儀主要分為可見光眼動儀和紅外線眼動儀兩大類。雖然紅外線眼動儀技術已經成熟，但長時間使用可能導致眼睛疲勞。相反地，可見光眼動儀雖可長時間使用，但易受到環境光源或頭部移動等因素的影響，進而影響計算精確度。本論文提出了一種方法來改善可見光眼動儀在頭部移動時可能導致的凝視點計算錯誤。此方法包括計算頭部在相機空間中的三維位置，並透過幾何運算來補償頭部移動導致的眼睛旋轉向量偏移，將之校正到正確的凝視點位置。在眼球建模方面，由於眼球建模所需計算龐大，單純依賴軟體運算速度難以滿足消費型電子產品的需求，因此，本研究基於一個最佳化演算法，設計出對應的晶片架構，實現高度平行計算並結合管線式處理，有效提升計算效率。相較於傳統軟體方法，硬體架構在眼球建模時的運算速度提高了約 40 倍，從而增強眼動儀的效能，使其更加順暢和精確。總而言之，本論文提出了改進可見光眼動儀在頭部移動時的計算準確性，並提出了一個高效的晶片架構，使可見光眼動儀在實際應用中更為可行。Item 低價眼動儀硬體與軟體開發(2014) 劉鑑儀; Chien-Yi Liu由於目前市售的眼動儀大部分還市價格偏高，本論文的方向為開發出低價、取樣頻率高、方便攜帶的眼動儀，可以開發出多台眼動儀讓更多人使用。 本論文會介紹眼動儀的發展過程以及眼動實驗常見的參數，各種眼球追蹤 系統，主要分為接觸式和非接觸式，接觸式的方法有眼電圖法、搜尋線圈法， 非接觸式的方法有 Purkinje 影像追蹤法、紅外線眼電圖法、紅外線視訊系統 法，還會介紹著名的眼球追蹤演算法。 最後就是本研究開發出的眼動儀，有固定式螢幕眼動儀、頭動式螢幕眼動 儀、實景眼動儀，固定式螢幕眼動儀需要利用 Chin Rest 固定下巴，頭部不能任意移動，優點是準確度高，取樣頻率最高約為 180Hz；頭動式螢幕眼動儀不需要固定下巴，頭可以稍微的在電腦螢幕前移動，但是準確度較差，取樣頻率約為 75Hz；實景眼動儀以螢幕眼動儀為基礎，外加一個實景攝影機作為錄影之用途，在錄製的螢幕範圍內需要貼 Glyph Code 做定位的功能，使用者可以戴著眼動儀到處觀看，電腦記錄影片及眼動座標、凝視點時間，作為事後分析的參 數，錄製的影片每秒為 30 個畫格。Item 適用於可見光環境之高速眼動儀系統設計(2013) 張維德; Wei-Te Chang多數的眼球追蹤系統依靠較強的紅外光(IR)增強亮度，以達到不錯的準確度，但對使用者來說會略感不適。在本篇論文中，我們提出一可運行於一般光源的高速眼動儀系統，能夠克服光源不足以及當取樣率提升，所導致的光源閃爍問題。 本論文提出的系統包含四大部分，如何在影像中決定適當的搜尋範圍，如何透過特徵辨識找出受試者可能注視的方向，如何在搜尋範圍內找出合適的特徵並決定凝視點，最後計算如何由影像中的凝視點映射到螢幕上的凝視點，以及本文所提出的系統準確度計算。在240 fps的取樣率下，能夠達到水平方向0.76度與垂直方向1.43度的準確度。Item 具頭動補償功能之頭戴式眼動儀系統(2016) 唐唯傑; Tan, Wei-Chieh眼動儀是一種藉由追蹤使用者眼球運動並推估使用者凝視點的裝置，主要的用途在於心理學上的研究和做為身障者的輔具。一般的眼動儀在進行完校正步驟後，若是使用者頭部有移動，預估出的凝視點誤差將會增加，除了使用一些裝置固定頭部外，為了追求使用時的自由度和方便性，如何在頭部能夠移動的情況下進行正確的凝視點預估是眼動儀研究中相當重要的一部分，一般將這個問題稱為頭動補償。 在眼動儀的相關研究中，主要可以分為以二維映射函數預估凝視點、以光點相對位置預估凝視點及以三維眼球模型預估視軸三個大類，而根據不同的眼動儀架構有不同的頭動補償方法，也具有不同的優點和缺點。 本論文針對頭動補償的問題提出一個頭動補償機制，並將此機制實作，建立一套具有頭動補償模式的眼動儀系統，主要硬體為一個具有兩台攝影機的頭戴式眼動儀，除了具有頭動補償的模式外，也具備基本的無頭動補償模式和實景模式。 在頭動補償的機制部分，主要的方法是以實景攝影機偵測四張貼在螢幕上的圓形圖卡，計算螢幕的深度和三維位置；在校正時計算二維映射函數和校正平面，使用時利用映射函數和校正平面建立視軸，利用視軸和螢幕平面的資訊計算凝視點，結合三維座標和二維映射函數的概念進行頭動補償，減少因為頭部位移造成的誤差，從實驗結果來看，和文獻[35]相比，本論文系統中的頭動補償模式在使用者頭部移動下可以更減少0.5至1度的誤差。 關鍵字：眼動儀，頭動補償Item 可預估3D環境中目標物座標的眼動儀建構(2016) 胡峻維; Hu, Chun-Wei本研究提出一種可以預估現實的3D環境中，眼睛凝視目標物之座標的眼動儀的建構方法。透過頭戴式的眼動儀設計與雙眼數據處理，達到分析3D環境的效果，同時將運算出來的結果，與由伺服馬達組成並搭配雷射筆的2軸控制平台連線，由雷射筆指出當前使用者凝視的目標。 眼動儀顧名思義即為透過偵測眼球的特徵變化與瞳孔轉動，去推斷使用者目前的凝視位置；而可預估3D目標物座標的眼動儀則是利用特殊的演算法，將2D環境(螢幕)中的預估凝視點轉為3D環境的預估凝視點，藉此預估目標物座標。本研究改善了前人提出的演算法中，有效預估距離過短及誤差過大的情形，將有效預估距離提升至100公分，平均誤差降低至2度。 除了目前頭戴式眼動儀最廣為使用2D映射法，本研究也提出一種改良的建模演算法來預估眼睛的凝視視線，本方法改善了原來建模法計算複雜的缺點，透過求出眼睛角膜上的光源反射點與瞳孔折射點，建立起整個眼球的模型，並預估出使用者眼球的光軸與視軸，達到預估凝視點的效果。Item 粒子群移動演算法實現高速眼動儀系統(2016) 李家宜; Lee, Chia-Yi眼動儀可以記錄眼球運動、轉換為凝視軌跡，用以研究人類視覺焦點並應用於神經科學、認知心理學、教育、行銷/廣告分析等領域，為現今市場上具有實用性的產品。目前市售的眼動儀多數使用紅外光技術，缺點為環境中的紅外光源會影響系統準確率。因此近年的學術研究投入於可見光眼動儀，但至今市面上尚未出現高精確度的實用性產品。 本系統參考既有的眼球模型，改良眼球模型參數的計算方法與匹配方法以處理一般辦公室光源環境下、480fps 工業用相機錄製的複雜影像。在匹配方法中結合粒子群移動演算法大幅加速計算效率，並改良傳統九點校正使用的二次映射曲線使虹膜中心更加準確地轉換至凝視點，實現 30fps 以上即時處理、平均準確率 1.12 度的系統。