[发明专利]具有视觉反馈的眼跟踪器

说明书

技术领域

本发明通常涉及自动眼跟踪，其中在眼跟踪器的操作过程中为使用者(用户)提供视觉反馈信息。更具体地，本发明涉及根据权利要求1的前叙部分(preamble)所述的系统以及根据权利要求13的前叙部分所述的方法。本发明还涉及根据权利要求25所述的计算机程序以及根据权利要求26所述的计算机可读介质。

背景技术

眼跟踪的概念在本领域中是众所周知的，并且已经开发出了多种不同的技术来实现自动眼和视线跟踪(目光跟踪，gaze tracking)。在远距离的非障碍(non-obtrusive)眼跟踪中，最常使用的设计是基于所谓的瞳孔中心角膜反射(PCCR)方法，其使得可以确定眼睛的位置以及视线方向(gaze direction)。因此，可以在例如计算机显示器上评估出注视点(point of regard)，使得基于这样的评估使用者可以将指令输入至计算机。

但是，已知的眼睛-控制解决方案(eye-controlled solution)经常无法实现完全满足使用者与计算机的互动(user-interaction withthe computer)。一个普遍的问题在于眼睛-可控输入界面在使用者的眼睛上分派了相对较重的肌肉运动的(motor)任务，其中使用者的眼睛实际上是感知性的感应器官。这会导致使用者经历疲劳症状和不舒适。另一个问题在于有可能会是残疾人的使用者在以足够高精度控制他/她的视线以便根据需要控制计算机的这方面可能会有困难(问题)。当然，如果眼睛-可控屏的对象很小，则这个问题会特别地严重。另外，即使使用者能够以非常高的精度来控制他/她的视线，眼跟踪设备中的瑕疵也会在显示器上引入与评估的注视点有关的测量误差。为了改进人机界面，美国专利第6,152,563号提出了，在选定的窗口对象的范围内呈现所谓的伸缩符号(collapsingsymbol)，以便在任何操作之前的间隔期间内视觉地确认对象的选择。因此，在实现关于对象操作之前，使用者可中断错误的选择。该文章还提出了利用缩放窗口(zoom window)来提高使用者的视线固定在特定屏幕上对象(on-screen object)上的精度。

然而，不仅难以充分地评估使用者的注视点。眼跟踪中的另一个难题在于对于使用者来说实现屏幕上对象的选择，或通过其他方式初始化(启动，initiate)计算机控制的操作也可能是有问题的。使得通过眼睛控制的界面来表达使用者对于计算机的意向有可能是困难的原因有很多。一个主要原因在于以下事实，即，眼睛是被设计用于感知而非用于肌肉运动的任务，因此当使用者在显示器上记录信息时视线也会在显示器上移动，而此时使用者的目的不在于产生任何控制指令。可以利用停留时间(即，使用者将他/她的视线固定(凝视，fixate)在屏幕上的对象上期间的时间)来表示使用者操纵特定对象的意愿。该方法的缺点在于交互作用(相互作用)过程变得相对较慢，并且具有使得使用者厌烦的危险。以眨眼(blink)的方式确认指令可以充分地加速该过程。然而，人们经常会无意识地眨眼，从而使用者可能会产生很多不期望的控制指令。当然，物理按钮(physical button)或按键提供了更可靠的确认方式(confirmation means)。但是这种选择对于有可能无法操纵这样的按钮/按键的使用者来说仍然是无法采用的。通过声音识别界面的确认构成了又一种变型，这种方式较不可靠并且对于使用者来说仍是不可行的选择，其原因在于使用者身体残废，或使用该系统的环境中的一些因素(诸如噪声)。

人类注视模式(gaze pattern)包括所谓的飞快扫视(飞快移动，saccade)，其表示视线从一点到另一点的快速移动。这些移动几乎从来都不是无意的，除了眼球震颤患者外。然而，由于其他原因，通过眼睛-可控输入界面利用飞快扫视来输入数据或指令是有问题的。即，如果飞快扫视激活了关于特定屏幕上对象的功能，则通常飞快扫视本身导致使用者不再观察该对象，至少不是直视。因此，如果完全可能，则对象的进一步的眼睛控制操作也变得非常困难。此外，这是与由眼睛可控输入界面赋予眼睛的综合的肌肉运动和感知的任务相关的问题。