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Un'interfaccia percettiva basata su visione per il gaze tracking

Informazioni tesi

  Autore: Mattia Frattini
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2010-11
  Università: Università degli Studi di Pavia
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Informatica
  Relatore: Marco Porta
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 89

L’interfaccia percettiva realizzata e studiata in questo lavoro di tesi è un sistema economico per il rilevamento del punto di sguardo su uno schermo, effettuato attraverso una semplice telecamera da videoconferenza (webcam). Questo tipo di misurazione si può eseguire a livello molto preciso con dispositivi (tipicamente basati sulla riflessione di raggi infrarossi) il cui costo è però proibitivo. Il nostro obiettivo è una precisione sicuramente minore, ma che possa comunque rivelarsi sufficiente ed utile a svariati scopi, come studi di usabilità, applicazioni accessibili, studi di carattere psicologico e cognitivo. Dopo uno studio sullo stato dell’arte e sulle tecniche di visione artificiale già tentate a tal fine, ne è stata scelta ed implementata una già ampiamente in uso per il riconoscimento di oggetti in immagini 2D, dapprima utilizzandola per rilevare il volto e la zona degli occhi all’interno dell’immagine ripresa, poi applicandola alle iridi per poterne rilevare posizione e spostamento, ricavando così (dopo una breve fase di calibrazione) la posizione approssimativa dello sguardo sullo schermo ed i relativi spostamenti; il tutto all’interno di un software appositamente sviluppato, utilizzato alla fine del lavoro per lo svolgimento di alcuni test sperimentali. I risultati ottenuti (nonostante la forte dipendenza dalle condizioni di illuminazione, che devono essere molto buone) si sono rivelati incoraggianti, specie per il fatto che questo è stato un primo studio di base: le possibili strade da percorrere per migliorare e affinare la tecnica, mantenendola sempre abbastanza economica, sono molte e molto varie, a livello sia hardware che software.

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Capitolo 1 Introduzione Il gaze tracking, comunemente chiamato anche eye tracking (in qualche modo im- propriamente, v. §1.3), è il processo di misurazione del punto osservato tenente conto della posizione e del movimento dell’occhio (o meglio, di entrambi gli occhi), ed eventualmente anche della testa. I dispositivi per effettuare questa misurazione sono definiti eye tracker, e sono utilizzati nelle ricerche mediche e fisiologiche sul- l’apparato visivo oltre che in quelle psicologiche relative ai processi cognitivi e per il design di prodotti. Esistono molti metodi per effettuare questo tipo di misurazione, diversi per costo, efficienza, invasività, dall’utilizzo degli infrarossi ai metodi basati su elettrooculogramma [1]. 1.1 Storia del gaze tracking Fino al XIX secolo non esisteva un vero e proprio “studio dei movimenti degli oc- chi”, se non nella forma assai limitata di una grossolana osservazione diretta. In quest’epoca mancante di calcolatori (tanto più di schermi e videocamere), è degna di nota la scoperta dell’oculista francese Louis Émile Javal [2], che si pone alle ra- dici dell’eye tracking moderno. Nel 1879 egli constatò che la lettura non comporta uno “scorrimento” regolare degli occhi lungo il testo (come si credeva in precedenza) bensì una serie di piccole “soste”, dette fissazioni, e di rapidi movimenti tra queste, detti saccadi (Fig. 1.1). Questa scoperta ha gettato le basi dei successivi studi che ci portano fino ai giorni nostri, con le relative implicazioni mediche, psicologiche (su quali parole ci si sofferma?), ecc. 3

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