КОМПЬЮТЕРНЫЙ МАНИПУЛЯТОР, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ УГЛЫ ПОВОРОТА ГЛАЗ И НАПРАВЛЕНИЕ ВЗГЛЯДА ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ КУРСОРА НА ЭКРАНЕ КОМПЬЮТЕРА

Компьютерный манипулятор, использующий углы поворота глаз и направление взгляда человека для позиционирования курсора на экране компьютера, состоящий из системы 2 височных и 2 глазных электродов, усилительного каскада, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), микропроцессора для обработки электроокулографических сигналов, микропроцессора для обработки видеоизображения, недеформируемой пластины, с нанесенным контрастным рисунком, крепящейся к голове пользователя, системы из одной или нескольких камер, располагающихся таким образом, чтобы в любой момент времени возможно было получить видеоизображение недеформируемой пластины, жестко связанной с головой пользователя.
Основной принцип работы манипулятора - пересчет углов поворота глаз и направления взгляда в точку в плоскости монитора компьютера и позиционирование курсора в эту точку.
Известен аналог данного устройства «Способ исследования движения глаз по бинокулярному изображениию и устройство для его реализации» (заявка №97117328/12, основной патентный индекс - МПК А61В 3/113, авт. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Скрипаль А.В., Абрамов А.В. и др.). Основным недостатком данного метода является принципиальная необходимость изначальной ручной настройки положения и формы отслеживаемого зрачка и использование только результатов обработки видеоизображения, что или накладывает существенные требования на стоимость, качество используемых камер, пропускную способность канала обмена с обрабатывающим процессором, или делает невозможным детектирование быстрых движений глаза.
Наиболее близким аналогом к данному устройству по совокупности факторов является «Биосенсоры, коммуникаторы и контроллеры для мониторинга движения глаз и способы их применения» (Заявка №2006, основной патентный индекс А61В 3/113, авт. Торч Уильям С.) Недостатками данного устройства являются необходимость в закреплении камеры на голове человека, необходимость закрепления монитора на определенном и неизменяемом расстоянии от головы человека, необходимость в наличии внешних источников излучения для определение положения глаз человека, необходимость в использовании дорогостоящего оборудования с широкополосным каналами связи для обеспечения детектирования движений глаз человека.
Задачей данной полезной модели было создание устройства, которое может отслеживать быстрые движения глаз, не требует специальных камер жестко связанных с головой пользователя, не требует наличия внешних источников излучения для определения положения глаз человека, не требует наличия жесткой неизменяемой связи между монитором компьютера и головой человека, не требует периодического анализа видеоизображений глаз, а анализирует видеоизображение только по требованию.
Технический результат, который может быть достигнут в результате использования подобной модели - удешевление устройства за счет использования менее мощных компонент, снижение вычислительных затрат за счет уменьшение объема обрабатываемой информации, снижения энергопотребления устройства за счет уменьшения циклов обработки и получения изображения с камер, предоставление возможности пользователю изменять расстояние и направление на экран монитора в широких пределах.
Данная полезная модель снабжена схематичным чертежом для облегчения понимания принципов ее работы.
Технический результат достигается следующим образом. Электроокулографические потенциалы снимаются с электродов (1), через усилительный каскад(2) и АЦП обрабатываются микропроцессором (3.1), где на их основании вычисляется предварительные углы поворота глаз вокруг горизонтальной и вертикальной осей, в случае, если отклонение любого из углов поворота, вокруг любой оси от предыдущего “опорное” значения больше заданного пользователем значения, заданный и сконфигурированный производителем процессор (3.2), входящий в состав устройства обрабатывает изображение с одной или нескольких камер (4), которые определяют положение головы пользователя путем анализа контрастного рисунка на недеформируемой пластине (5), жестко связанной с головой пользователя, определения положения в плоскости экрана не менее 4-х точек принадлежащих данному рисунку и восстановление положения геометрического центра и координат вектора нормали данной пластины в трехмерной декартовой системе координат XYZ, плоскость XY которой совпадает с плоскостью монитора, а ось Z направлена на пользователя; Исходя из рассчитанного положения и координат вектора нормали пластины в предложенной системе координат, углов поворота глаз рассчитанных микропроцессором (3) вычисляется область видеокадра, в которой должен находиться зрачок пользователя и производится анализ данной области, в ходе которого уточняется положение зрачка и направление взгляда пользователя. Данные параметры сохраняются как «опорные» для следующего шага.