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문제 정의
- 전체적으로 30Y0Cm 거리에서 쌍안눈동 자를 추적하여 동시에 화면 커서와 매칭 시 킨 결과 실시간으로 동작하였으며 시스템 구현도 간단하고 경제적이다. 이 연구는 손을 움직일 수 없는 장애인 이 눈으로 화면을 바라보는 것 만으로 컴퓨터를 제어 할 수 있는 가성을 제시하였다. 한편, 주변의 밝기에 영향을 받지 않고 홍채에 빛이 반사되어도 정확한 홍채추적이 가능한 연구가 요구된다.
제안 방법
- 눈의 위치에서 그림 3-1 (b) 와같이 눈동자의 위치와 눈 의 양쪽 가장자리에 눈의 경계를 지정하여 눈 안에서 홍채 위치를 추적한다. FPDP기법과 SFPDP기법을 응용하여 홍채의 중심 좌표를 추적한다. 홍채의 중심에 '+'표시한다.
- 화면 커서 이동 시 평균 오차 픽 셀은 홍채의 X 좌표 최대 이 동거리 75, Y 좌표 중앙 상단과 하단을 주시할 때 홍채와 코 사이의 거리는 166과60, 화면 중앙의 X과 Y 좌표는 0 와 132, 수직이 동시 X 좌표 (642, 3), 수평이 동시 Y 좌표 (510, 17)이다. 결과를 이용하여 실제 바라보는 지점과 화면상의 위치 사이의 거리를 계산한 후 오차로 지정한다. 그리고 기존의 방법과 5명의 평균적인 정확도를 비교 결과 평균 오차는 구현시스템 0.
- 홍채가 수평으로 이동한 거리를 계산하기 위해 두 눈의 거리와 두 홍채의 거리를 측정한다. 그리고 두 눈의 거리와 두 홍채의 거리의 차를 이용하여 홍채의 좌우이동거리 를 계산한다. 수평 이동 거리 측정 과정은 쌍 안 홍채의 위치 지정, 쌍 안 홍채의 중심 위치 지정, 쌍 안 위치 지정 쌍 안 과 홍채의 중심위치 간의 거리에 의한 수평 이동 거리 지정 순이다.
- [10, 11] 또한 코의 위치를 탐색하여 오류를 제거한다. 그리고 홍채와 홍채 중앙점에 중심점을 지정하여 중 심점의 이동 정도에 따라 홍채의 수직 수평 시선방향을추 적 한다. 동시에 실시간으로 컴퓨터 모니터 화면의 커서와 수직 수평 평면좌표 상에 대응 시 켜 쌍 안 추적 화면 커서 제어시스템을 구현한다.
- 화면 커서 제어는 홍채의 최대 이동 거리를 측정하여 화면 커서 최대 이동 거리와 비교하였다. 그리고 홍채의 움직임에 비례해서 커서가 이동해야 하는 거리를 계산하여 화면 커서를 화면의 바라보는 지점 에 위치시킴으로써 화면 커서를 제어했다. 실험 결과 이동 거리를 측정 20세와 30세 사이의 남자 10명을 5회씩 테스트한 결과 화면 커서 의 수직 이동 시 X 좌표의 평균 오차는 7픽셀이고 수평이 동시 Y 좌표의 평균 오차는 17.
- 본 연구는 쌍 안 입력 영상을 이진 영상으로 변환하고 FRM 기법을 사용하여 눈의 위치를 찾아, 눈의 위치에서 홍채의 중심위치추적을 위해 FPDP기법과 SFPDP기법을 응용하였다. 그리고 홍채의 중심좌표의 움직임을 측정하여 화면 커서를 제어했다. 화면 커서 제어는 홍채의 최대 이동 거리를 측정하여 화면 커서 최대 이동 거리와 비교하였다.
- 눈의 좌우 아래 부분에서 4개의 픽셀이 화살표와 같이 수직으로 홍채의 테두리를 향해 진행한다. 그리고 홍채의 테두리와 접촉하여 좌표를 지정 한다. 눈꺼 풀에 의해 가려진 홍채의 불규칙한 테두리 부분은 좌표지정구간에서 제외된다.
- 홍채의 수직 이동 거리를 측정하기 위해 코의 위치를찾 는다. 그리고 화면의 중앙을 응시할 때 홍채의 중심좌표와 코 사이의 거리와 화면의 중앙이 아닌 다른 부분을 응시 할 때 홍채의 중심좌표와 코 사이의 거리의 차를 이용하여 홍채의 수직 이동 거리를 계산한다. 그 과정은 눈의 위 치지 정, 두둔 사이 아래 방향에 코의 위치 탐색, 홍채 수평 이동의 기준점 지정, 기준점과 홍채의 수직 이동 위치 간의 거리를 측정하여 수직 이동 거리를 산정한다.
- FPDP기법은 그림2-3의 홍채의 좌우아 래 테두리 부분에 각각 2두 개의 좌표를 지정 한다. 눈의 좌우 아래 부분에서 4개의 픽셀이 화살표와 같이 수직으로 홍채의 테두리를 향해 진행한다. 그리고 홍채의 테두리와 접촉하여 좌표를 지정 한다.
- 동시에 실시간으로 컴퓨터 모니터 화면의 커서와 수직 수평 평면좌표 상에 대응 시 켜 쌍 안 추적 화면 커서 제어시스템을 구현한다. 또한 샘플 실험하고 고찰한다.
- 본 연구는 쌍 안 입력 영상을 이진 영상으로 변환하고 FRM 기법을 사용하여 눈의 위치를 찾아, 눈의 위치에서 홍채의 중심위치추적을 위해 FPDP기법과 SFPDP기법을 응용하였다. 그리고 홍채의 중심좌표의 움직임을 측정하여 화면 커서를 제어했다.
- 홍채의 중심에 '+'표시한다. 이진 영상에 FRM 기법을 사용하여 눈의 위치를 네모 모양의 선으로 나타내고 SFPDP기 법의 홍채의 중심위치 추적을 위한 홍채 테두리 위의 4개의 좌표들을 십자가 모 양으로 좌측 눈에 표시한다. 그리고 창의 상단 부분에 화면(x, y) 위치를 나타내는 좌표값을 표시한다.
- 임의로 남자 10명을 대상으로 위치를 임의로 옮겨가며 앞의 과정들을 5회씩 테스트하였다. 실험에 사용된 모니터의 해상도는 1280*1024픽셀이고 가로와 세로의 길이는 36cm*28.
- 제한환경에서 안면 영상을 획득, 2진영상으로 변환하고 눈과 홍채를 추적한다. 환경에 따른 적절한 임계 값을 눈과 홍채가 명확하게 보이도록 조정한다.
- 홍채가 수평으로 이동한 거리를 계산하기 위해 두 눈의 거리와 두 홍채의 거리를 측정한다. 그리고 두 눈의 거리와 두 홍채의 거리의 차를 이용하여 홍채의 좌우이동거리 를 계산한다.
- 그리고 홍채의 중심좌표의 움직임을 측정하여 화면 커서를 제어했다. 화면 커서 제어는 홍채의 최대 이동 거리를 측정하여 화면 커서 최대 이동 거리와 비교하였다. 그리고 홍채의 움직임에 비례해서 커서가 이동해야 하는 거리를 계산하여 화면 커서를 화면의 바라보는 지점 에 위치시킴으로써 화면 커서를 제어했다.
대상 데이터
- 눈과 화면 사이의 시 선거리 는 43cm를 유지하였다. 그리고 실험에 사용된 카메라는 30만 화소의 컴퓨터용 CCD 화상 카메라를 사용하였다. 카메라 렌즈의 높이는 13.
- 홍채가 보다 잘 보이도록 하기 위해 주변의 밝기를 밝게 하였다. 모니터는 18.1 inch LCD 모니 터를 사용하였고 해상도는 1280*1024픽셀로 지정했다. 실제로 모니터에서 영상을 나타내는 부분의 크기는 36cm*28.
- [7] 대부분의 기법은 단일 홍채 탐색기법이며 이미지센서가 눈과 밀착되어 불편한 점이 있다. 본 연구는 30-40cm 거리에 있는 CCD 카메라로부터 안면 영상을 획득한다. 영상에서 쌍 안과 홍채를 찾고 홍채의 움직임을 추적하는 시선 추적한다.
- 임의로 남자 10명을 대상으로 위치를 임의로 옮겨가며 앞의 과정들을 5회씩 테스트하였다. 실험에 사용된 모니터의 해상도는 1280*1024픽셀이고 가로와 세로의 길이는 36cm*28.5cm이다. 이 관계를 이용하면 1픽셀은 약 0.
이론/모형
- 그 과정은 안면 영상을 2진영상 으로 변환하고 FRM(Hve Region Mask) 기법을 이용하여 눈을 찾는다[8, 9]. 눈에서 홍채의 중심을 찾는 방법은 SFPDP(Side Four Pointe Diagonal Position血g) 기법 을 적용한다.[10, 11] 또한 코의 위치를 탐색하여 오류를 제거한다.
성능/효과
- 결과를 이용하여 실제 바라보는 지점과 화면상의 위치 사이의 거리를 계산한 후 오차로 지정한다. 그리고 기존의 방법과 5명의 평균적인 정확도를 비교 결과 평균 오차는 구현시스템 0.47, 다중신 경망 0.47로 비교적 유사하다.
- 1 프레임 빠르다. 따라서 다중 신경망보다 2.4배 빠른 속 도를 보였고 선형보간법보다 1.5배 빠른 속도를 보였다.
- 1 프레임 빠르다. 따라서 다중신경망보다 약 2.4배 빠른 속도를 보였고 선형보간법 보다 약 1.5배 빠른 속도를 보였다. 전체적으로 30Y0Cm 거리에서 쌍안눈동 자를 추적하여 동시에 화면 커서와 매칭 시 킨 결과 실시간으로 동작하였으며 시스템 구현도 간단하고 경제적이다.
- 4 픽셀이다. 실제 바라보는 지점과 화면 커서 위치의 평균 오차 거리 는 0.47cm로서 다중신경망과 선형보간법의 경우 오차의 큰차이는 없지만 단일 신경망 및 얼굴의 3차원 이동량추 정방법 보다 0.05 픽셀 정도 오차가 크다. 처리속도는 눈을 찾은 경우만을 고려하면 약 3.
- 그리고 홍채의 움직임에 비례해서 커서가 이동해야 하는 거리를 계산하여 화면 커서를 화면의 바라보는 지점 에 위치시킴으로써 화면 커서를 제어했다. 실험 결과 이동 거리를 측정 20세와 30세 사이의 남자 10명을 5회씩 테스트한 결과 화면 커서 의 수직 이동 시 X 좌표의 평균 오차는 7픽셀이고 수평이 동시 Y 좌표의 평균 오차는 17.4 픽셀이다. 실제 바라보는 지점과 화면 커서 위치의 평균 오차 거리 는 0.
- 5배 빠른 속도를 보였다. 전체적으로 30Y0Cm 거리에서 쌍안눈동 자를 추적하여 동시에 화면 커서와 매칭 시 킨 결과 실시간으로 동작하였으며 시스템 구현도 간단하고 경제적이다. 이 연구는 손을 움직일 수 없는 장애인 이 눈으로 화면을 바라보는 것 만으로 컴퓨터를 제어 할 수 있는 가성을 제시하였다.
후속연구
- 휴먼 인터페이스에서 기존의 손으로 사용하는 키보드나 마우스 대신 눈의 움직임 추적으로 컴퓨터 및 자동화 기기를 사용하는 연구가 진행되고 있다. 이 연구는 모니터의 화면을 응시함으로써 화면상의 마우스 커서를 움직이고 아이콘을 선택하는 장애인용 컴퓨터 인터페이스, 자동차를 운전하는 사람의 눈을 관찰하여 졸음 경 보를 알리는 장치, 군사적 시선추적 제어시스템, 눈을 따라 움직이는 인명구조 로봇, 공장시설관리 등의 분야에서 사용될 수 있다.[1].
- 이 연구는 손을 움직일 수 없는 장애인 이 눈으로 화면을 바라보는 것 만으로 컴퓨터를 제어 할 수 있는 가성을 제시하였다. 한편, 주변의 밝기에 영향을 받지 않고 홍채에 빛이 반사되어도 정확한 홍채추적이 가능한 연구가 요구된다.
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