Human Computer Interaction

Technische Anwendungen der Informatik: Hard- und Software aktueller Eye-Tracking-Systeme

Lecturers Enkelejda Kasneci
Head
enkelejda-kasneci

Thomas Kübler
Researcher
thomas-kuebler

Lecture 15.04.2019, 14:00, C205
Instructor
Amount 3 LP für Studierende neue PO, 4 LP für Studierende alte PO (sofern für SQ-Pflicht-Proseminar verwendet)
Modus Proseminar
Entry in course catalog Campus

Description

In diesem Proseminar sollen die Grundlagen wissenschaftlichen Arbeitens anhand von aktuellen Themen aus den Bereichen Hard- und Software aktueller Eye-Tracking-Systeme erlernt werden. Das Proseminar ist für Bachelorstudenten vorgesehen und hat zwei thematische Schwerpunkte:

Remote Eye-Tracking

Moderne remote Eye-Tracking Systeme verwenden viele Techniken wie Stereo-Bilder, 3D-Scanner oder zusätzliche Sensoren zur akkuraten Bestimmung des Sehvektors einer Person. Aus algorithmischer Sicht ist dabei die erste Herausforderung, der sich solche Systeme stellen müssen, die Detektion von Gesichtern und Gesichtsmerkmalen wie Mund, Nase und Augen. Basierend auf diesen Merkmalen kann eine Kopflage im Kamera-Koordinatensystem ermittelt werden. Der Sehvektor einer Person kann dann anschließend anhand der Pupillenmitte und weiterer Kalibrierungsmerkmalen bestimmt werden. Über den Schnittpunkt beider Sehvektoren mit einer Bildebene oder einem Körper in einer 3D Szene, kann dann die Blickposition bestimmt werden. Diese Vielzahl an zu bewältigenden Aufgaben macht remote Eye-Tracking zu einem herausfordernden Forschungsgebiet, dem wir uns u.a. mit folgenden Themenvorschlägen widmen werden:

  • Detektion von Personen
  • Automatisierte Detektion relevanter Gesichtsmerkmale
  • Approximation der Kopflage
  • Berechnung des Blickvektors
  • Bestimmung der Blickposition im Raum
  • Automatische Kalibrierung des Systems zur Optimierung der Blickpositionsbestimmung

Head Mounted Eye-Tracking

In Feldstudien sind vor allem sog. Head-Mounted Eye-Tracker im Einsatz, wobei die zur Blickpositionsbestimmung eingesetzte Technik am Kopf einer Person montiert ist. Ein großer Vorteil solcher Systeme ist die höhere Auflösung des Augenvideos, wodurch eine genauere Bestimmung des Sehvektors möglich ist. Diese Vorteile bringen aber auch eine geringere Fehlertoleranz für die Anwendungen mit sich, wodurch hohe Anforderungen an die Hardware und Software bezüglich der Genauigkeit und Verlässlichkeit gestellt werden. Im zweiten Teil des Seminars werden folgende Themen behandelt:

  • Aufbau moderner Head-Mounted Eye-Tracker
  • Vergleich verschiedener Verfahren zur Blickpositionsbestimmung und deren Optimierung
  • Vollständiger Algorithmischer Ablauf moderner Systeme

Gerne können auch eigene Themenvorschläge der Studierenden bearbeitet werden.