微軟的游戲操控設(shè)備 Kinect 有一句廣告語：You are the controller（你就是遙控器）。通過 Kinect，普通人不需要使用任何手柄、搖桿、鼠標(biāo)或者其他遙控器就能操控游戲，這讓 Kinect 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了普通家用游戲機(jī)的段位。事實(shí)是，人們也沒有把它僅僅當(dāng)成游戲機(jī)，無數(shù)黑客對其進(jìn)行破解，開發(fā)出一系列創(chuàng)新發(fā)明，有模擬光劍道具，也有自動跟著垃圾跑的垃圾桶，甚至英國一所大學(xué)正在基于它研發(fā)一種技術(shù)幫助中風(fēng)患者恢復(fù)健康。

新的人機(jī)交互方式讓計算機(jī)能讀懂人所傳遞的命令?，F(xiàn)在，眼睛是人們開發(fā)的下一個目標(biāo)去年底，丹麥公司 Senseye 發(fā)布了一個視頻。

視頻里，一個人捧著平板電腦在玩“切水果”的游戲不過，他沒有動一根手指，而是完全用眼神控制。后來，這家由四個丹麥博士生創(chuàng)立的公司改名為“The Eye Tribe”，他們開發(fā)的眼控技術(shù)能通過智能手機(jī)或者平板電腦的前置攝像頭獲取圖像，利用計算機(jī)視覺算法進(jìn)行分析。軟件能定位眼睛的位置，估計你正在看屏幕的什么地方，甚至精確到非常小的圖標(biāo)。這項眼控技術(shù)能夠取代手指，控制平板電腦或手機(jī)。據(jù)國外媒體報道，他們已經(jīng)開始與手機(jī)制造商和運(yùn)營商進(jìn)行合作，希望明年能將正式產(chǎn)品推向市場。

除了用眼神控制手機(jī)，用眼睛操控的概念筆記本、眼控相機(jī)等產(chǎn)品也已面世。以眼神的移動軌跡為基礎(chǔ)進(jìn)行的人機(jī)交互方式，是繼 Kinect 之后人機(jī)交互界面的又一次革命。

眼睛上的實(shí)驗(yàn)

17 世紀(jì)初，人們就開始研究眼睛的運(yùn)動。1879 年，法國人路易斯·艾米·賈維爾觀察到，人們的眼睛在閱讀文字時，并非像之前猜想的是平滑地一行行掃射，而是每隔幾個字就會有短暫的視覺停留。

于是人們很好奇：閱讀時，眼睛會停留在哪些字上？停留多長時間？

為了研究這個問題，埃德蒙·休伊做出世界上第一個眼睛追蹤器：一個有洞的隱形眼鏡，和一個會根據(jù)眼睛活動擺動指針的鋁制指示器相連。但這個追蹤器因?yàn)橐脱矍蚪佑|，對眼睛的干擾比較大。另一個芝加哥的家伙托馬斯·巴斯維爾轉(zhuǎn)換了思路，做出了一個非接觸式的追蹤器，他利用光束照射眼睛，通過在電影膠片上記錄眼睛反射的光記錄眼睛的活動軌跡。他用這個裝置研究人們閱讀和觀看圖片的行為習(xí)慣。

到了 1980 年，眼睛追蹤器被用來研究和人機(jī)交互有關(guān)的問題；比如，研究人員很好奇用戶如何在電腦菜單中搜索命令。最近幾年，人們越來越多運(yùn)用眼部追蹤器研究用戶如何和不同的計算機(jī)界面互動，結(jié)果往往能改變界面的設(shè)計。其他的研究包括用戶如何對待下拉菜單，他們通常將注意力集中在網(wǎng)站的什么位置，開發(fā)人員就會知道該在哪里設(shè)計廣告位。

隨著眼控技術(shù)的發(fā)展，和人類對視覺生理及心理的了解，基于人類視覺系統(tǒng)(Human Vision System, 簡稱“HVS”)的凝視繪制技術(shù)也逐漸成為圖形學(xué)的研究熱點(diǎn)。這種技術(shù)通過略去不為用戶感知的畫面區(qū)域的圖像細(xì)節(jié)來提高圖像的繪制和顯示效率。

在研究中，人們普遍達(dá)成的共識是，“注意力”和眼睛看在哪并不統(tǒng)一，前者總是比眼睛要領(lǐng)先大約 100-250 微秒；也就是說，人的注意力轉(zhuǎn)移到新的位置 100-250 微秒后，眼睛才會跟隨其后。

在技術(shù)上，眼控技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在工業(yè)控制、機(jī)器人學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都有應(yīng)用，只是還沒有應(yīng)用到消費(fèi)領(lǐng)域。它是基于角膜反射原理，通過光在用戶眼睛角膜上形成高亮度反射點(diǎn)作為參考點(diǎn)，當(dāng)眼球轉(zhuǎn)動注視屏幕上不同位置時，由于眼球近似為球體，光斑不動，瞳孔相對光斑發(fā)生偏移，利用瞳孔中心和光斑的位置關(guān)系就能確定視線方向。目前運(yùn)用最廣泛的設(shè)計是以視頻為基礎(chǔ)的眼睛追蹤器。一個設(shè)想鏡頭聚焦在一只或一雙眼睛上，在觀眾受到某種刺激時記錄它們的變動。眼控技術(shù)的核心是算法，如何讓系統(tǒng)迅速準(zhǔn)確地“學(xué)習(xí)”人眼睛的各種行為，這是個挑戰(zhàn)。

EyePhone

EyePhone 應(yīng)該翻譯成“眼機(jī)”或者“目機(jī)”？似乎都不太好聽。在大觸屏手機(jī)廣泛流行之前，有人就開始研究如何用眼睛控制手機(jī)了。

美國達(dá)特茅斯學(xué)院（Dartmouth College）就有一支眼控手機(jī)的研發(fā)團(tuán)隊，他們試圖創(chuàng)造一套眼睛追蹤系統(tǒng)，開發(fā)以眼睛來控制手機(jī)的操作方法。

讓眼睛追蹤系統(tǒng)運(yùn)用到操作系統(tǒng)里，重要的是設(shè)計一套能夠?qū)崿F(xiàn)的軟件。首先，你需要校準(zhǔn)這個系統(tǒng)，在室內(nèi)室外不同光線下盯著同一張圖片看，讓軟件學(xué)習(xí)、識別你的眼睛在不同光照條件下的運(yùn)動。他們在諾基亞 N810 上做了試驗(yàn)，設(shè)計出一個初始“眼菜單”，屏幕被分為9格，分別對應(yīng)郵件、接電話、拍照片、日歷、短信等不同功能。當(dāng)一個人盯著某一塊區(qū)域看時，某一個功能區(qū)域就被激活高亮顯示，一眨眼，這個功能就被激活。

根據(jù)《麻省理工科技評論》雜志 2010 年的報道，眼控式手機(jī)的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)數(shù)年。進(jìn)行這項技術(shù)開發(fā)的主要目的，是希望能讓手部殘疾的人克服無法使用電話的障礙。

在這項研究中，整個系統(tǒng)技術(shù)含量最高的部分就是自動校正系統(tǒng)，它需要算法優(yōu)化，提高光學(xué)采集精度，實(shí)現(xiàn)視線跟蹤，適應(yīng)外部環(huán)境光強(qiáng)度變化，判別眼睛睜、閉狀態(tài)等。帶領(lǐng)“EyePhone”研發(fā)團(tuán)隊的安德魯·坎貝爾（Andrew Campbel）教授認(rèn)為，眼控式手機(jī)解放了雙手，不僅僅是殘疾人，每個人都能享受到它帶來的極大便利。但靠眼神操作手機(jī)，比在桌上的電腦執(zhí)行眼控指令更困難，因?yàn)槭褂谜吆褪謾C(jī)都是行動中的物體，而周圍環(huán)境也是變幻莫測，如何演算和辨識使用者在不同的狀態(tài)下所傳達(dá)的眼神收發(fā)訊號，是最難解決的問題。

在 2011 年的 Cebit 展上，聯(lián)想和瑞典眼控技術(shù)公司 Tobbi 聯(lián)合發(fā)布了一款概念筆記本，特制的長方形感應(yīng)器能夠追逐眼球的移動軌跡，記錄數(shù)據(jù)，電腦處理器把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為鼠標(biāo)控制，整個系統(tǒng)并不會讓眼控的過程感覺十分刻意，也不會像傳統(tǒng)的眼控系統(tǒng)一樣過于敏感或是過于駑鈍。

Tobii 公司成立于 2001 年，是一家專門研發(fā)眼動追蹤和眼動控制技術(shù)的公司。除了桌面眼動電腦，他們也在研發(fā)一款具備眼控界面的 windows 平板電腦 C12，用戶可以轉(zhuǎn)動眼珠來移動 C12 上的鼠標(biāo)指針，而眨眼則代表點(diǎn)擊。機(jī)器里設(shè)置了一個校準(zhǔn)界面，允許多個用戶定義眼控指令。

最近，一位英國皇家藝術(shù)學(xué)院的畢業(yè)生設(shè)計了一款用眼睛控制拍攝的概念相機(jī) Iris，整個相機(jī)就像一支鏡頭，你從鏡頭中取景，用眼睛對焦，張開/瞇起眼睛完成變焦，最后眨眼完成拍攝。

而本文開頭提到的那個丹麥公司“The Eye Tribe”已經(jīng)融到了一筆 80 萬美元的資金，用于他們的商業(yè)拓展。他們專門研究用于平板和手機(jī)系統(tǒng)的眼控技術(shù)，開發(fā)了相應(yīng)的算法和軟件，團(tuán)隊中還有一位博士專門研究低成本眼控技術(shù)。“眼動控制會成為智能手機(jī)、平板等手持設(shè)備交互界面的下一波潮流，谷歌眼鏡也很可能會用到這個技術(shù)。”公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CEO 蘇恩·約翰遜（Sune A Johnson）對媒體說，他們希望能站在潮流的頂端。

更多計算機(jī)與外設(shè)信息請關(guān)注：21ic計算機(jī)與外設(shè)頻道