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的段位。事實是，人們也沒有把它僅僅當(dāng)成游戲機，無數(shù)黑客對其進行破解，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。

新的人機交互方式讓計算機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)能通過智能手機或者平板電腦的前置攝像頭獲取圖像，利用計算機視覺算法進行分析。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。據(jù)國外媒體報道，他們已經(jīng)開始與手機制造商和運營商進行合作，希望明年能將正式產(chǎn)品推向市場。

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

眼睛上的實驗

17 世紀(jì)初，人們就開始研究眼睛的運動。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。但這個追蹤器因為要和眼球接觸，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，人們越來越多運用眼部追蹤器研究用戶如何和不同的計算機界面互動，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。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作為參考點，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”或者“目機”？似乎都不太好聽。在大觸屏手機廣泛流行之前，有人就開始研究如何用眼睛控制手機了。

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

讓眼睛追蹤系統(tǒng)運用到操作系統(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動。他們在諾基亞 N810 上做了試驗，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，眼控式手機的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)數(shù)年。進行這項技術(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，實現(xiàn)視線跟蹤，適應(yīng)外部環(huán)境光強度變化，判別眼睛睜、閉狀態(tài)等。帶領(lǐng)“EyePhone”研發(fā)團隊的安德魯·坎貝爾（Andrew Campbel）教授認(rèn)為，眼控式手機解放了雙手，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，比在桌上的電腦執(zhí)行眼控指令更困難，因為使用者和手機都是行動中的物體，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，而眨眼則代表點擊。機器里設(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 Iris，整個相機就像一支鏡頭，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系統(tǒng)的眼控技術(shù)，開發(fā)了相應(yīng)的算法和軟件，團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、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。

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