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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張凱傑
研究生(外文):Kai-chieh Chang
論文名稱:眼控與頭控之人機介面系統研發與整合
論文名稱(外文):Design and Combination of the Eye Controlled and Head Controlled Human-Machine Interface System
指導教授:林宸生林宸生引用關係
指導教授(外文):Chern-sheng Lin
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:自動控制工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:眼控頭控
外文關鍵詞:Eye ControlledHead Controlled
相關次數:
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本論文主要研究方向為眼控與頭控之人機介面系統研發與整合。在眼控系統方面,開發『雙眼監控式瞳位追蹤器』,當使用者配戴頭配顯示器觀測畫面的同時,透過改良後之間接式打光裝置與可調角度式CCD攝影機,擷取使用者的雙眼眼球影像提供電腦分析,雙眼監控記錄系統可即時計算出眼球中心位置,記錄眼球活動座標、移動軌跡等眼球資訊,並透過四分割畫面同步監控眼球動作和分析數據。在頭控系統方面,使用者配戴一新設計之雙光源鏡架,由架設在使用者正前方之CCD攝影機擷取頭部影像並送入電腦分析,計算出頭部中心點位置並與螢幕座標對映,即可透過頭部動作控制游標,並可操控各式應用程式。最後完成眼控與頭控結合之人機介面系統,可實際應用在虛擬實境之研究,並可當作醫師在臨床上針對眼睛徵兆判斷病情之輔助醫療設備。
In this study, we describe the design and combination of the eye-controlled and head-controlled human-machine interface system. In the eye-controlled system, we develop the “Binocular-monitored eye tracking system”. When the user use the head-mounted display to browse the screen of the computer, the system will catch the images of the user’s two eyes by CCD cameras which can tune up the capture angles and a indirect light source. The program in the computer will locate each center-point of the pupils in the images, and record the information of the moving traces, and pupil diameters. We can use a quad processor to monitor the eye images and the records at the same time. In the head-controlled system, the user should wear a two -light eyeglass frame, the system will catch the images of the user’s head by a CCD camera in front of the user. The program in the computer will locate the center-point of the head and transfer it to the screen coordinate system, then the user can control the cursor by head motions. We combine the eye-controlled and head controlled human-machine interface system for the application of virtual reality and using to be a assist medical instrument for the doctor to analysis the eye’s conditions in clinical tests.
感謝ii
中文摘要iii
Abstractiv
目錄v
圖目錄vii
表目錄x
第一章 緒論1
1.1研究背景及動機1
1.2 研究目的及其重要性3
1.3國內外有關本研究情況3
1.4前期研究內容10
第二章 理論基礎12
2.1眼振簡介與相關研究12
2.2 人機介面需求特性13
2.3 動態座標轉換系統14
2.4 頭部動態追蹤原理15
2.4.1空間區隔搜尋法則16
2.4.2頭部轉動角度分析19
第三章 雙眼動態軌跡記錄系統22
3.1 系統架構22
3.2 系統硬體設計24
3.3 系統操作流程29
第四章 雙光源追蹤頭控系統36
4.1 系統架構36
4.2 系統硬體設計37
4.3 系統操作流程39
第五章 眼控與頭控人機介面系統41
5.1系統整合41
5.2 虛擬實境之應用43
第六章 實驗結果與討論51
6.1 雙眼凝視能力分析51
6.1.1 水平凝視能力測試53
6.1.2 垂直凝視能力測試55
6.2 頭部追蹤與攝影機距離分析57
6.3 系統新架構分析59
第七章 結論與未來展望62
7.1結論62
7.2 未來展望64
參考文獻66
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