Melacak Sisi Gelap

Dec 17 2022

Apa yang bisa ditemukan di mata Anda? Bayangkan sepasang kacamata yang dapat mendeteksi jika Anda sedang melihat objek yang jauh dan secara otomatis memperbesarnya untuk Anda; keyboard yang mengetik saat mata Anda melirik dari kata ke kata; atau bahkan alat pencarian yang memberi tahu Anda tentang hal yang Anda lihat terlalu lama. Perangkat futuristik seperti ini yang dapat memantau pergerakan mata memiliki berbagai aplikasi mulai dari mendiagnosis gangguan mata hingga memberikan pengalaman bermain game yang interaktif.

https://www.nextpit.com/best-smart-glasses

Apa yang bisa ditemukan di mata Anda?

Bayangkan sepasang kacamata yang dapat mendeteksi jika Anda sedang melihat objek yang jauh dan secara otomatis memperbesarnya untuk Anda; keyboard yang mengetik saat mata Anda melirik dari kata ke kata; atau bahkan alat pencarian yang memberi tahu Anda tentang hal yang Anda lihat terlalu lama. Perangkat futuristik seperti ini yang dapat memantau pergerakan mata memiliki berbagai aplikasi mulai dari mendiagnosis gangguan mata hingga memberikan pengalaman bermain game yang interaktif. Kunci untuk merancang sistem tersebut adalah pelacakan pandangan: mengukur pergerakan mata secara real-time dengan presisi.

Pendekatan paling populer untuk pelacakan pandangan saat ini adalah visi komputer: di mana kamera menangkap gambar mata, dan algoritme memproses data secara waktu nyata untuk menentukan bagaimana mata bergerak. Program visi komputer modern menggabungkan algoritme pembelajaran mesin untuk mendeteksi pola dalam gambar dan mengklasifikasikan objek secara efisien. Terlepas dari terobosan di bidang ini, algoritme ini menderita kompleksitas komputasi yang substansial. Melatih algoritme pembelajaran mesin dan menguraikan gambar dengan cepat memerlukan chip berperforma tinggi yang menghabiskan banyak daya. Meskipun dapat dilakukan di mobil tanpa pengemudi atau ponsel cerdas, menyematkan sistem penglihatan komputer di sepasang kacamata sangat menantang.

Di divisi Perangkat Neurotech@Berkeley , kami berfokus pada pengembangan perangkat keras untuk mengukur dan menganalisis sinyal listrik yang dihasilkan oleh tubuh kita. Terinspirasi oleh potensi sistem pelacakan pandangan, kami berangkat untuk mengeksplorasi teknik dengan biaya komputasi yang jauh lebih rendah daripada visi komputer: elektrookulografi (EOG). Tidak seperti computer vision yang mengandalkan kamera, EOG mengandalkan sinyal listrik intrinsik yang dihasilkan oleh mata kita.

Apa itu EOG?

Pada tahun 1951, Elwin Marg, seorang ahli saraf Amerika dan dokter mata di UC Berkeley, menemukan dan mendefinisikan elektrookulografi. EOG adalah tes fisiologis yang menggunakan beberapa elektroda yang ditempatkan dengan hati-hati untuk mengukur potensial listrik antara membran Bruch (di belakang mata) dan kornea. Karena dipol terbentuk antara kornea dan retina, di mana kornea memiliki muatan positif relatif terhadap retina, gerakan mata akan mengubah sinyal listrik yang dideteksi oleh elektroda EOG. Sekarang, bayangkan skenario dua elektroda di mana satu ditempatkan tepat di atas alis dan satu lagi ditempatkan di bawah mata. Saat subjek melihat ke atas, kornea bergerak lebih dekat ke elektroda atas dan membran Bruch bergerak lebih dekat ke elektroda bawah — perbedaan potensial antara kedua elektroda meningkat! Juga, saat subjek melirik ke bawah, potensi kemudian menurun. Pergerakan mata kiri dan kanan juga dapat dideteksi dengan menempatkan elektroda di kiri dan kanan mata. Melalui mekanisme yang begitu sederhana, EOG dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi kedipan, kedipan mata, dan beberapa bentuk gerakan mata lainnya.

Tak lama setelah penemuannya, EOG terutama diterapkan di bidang medis dalam diagnosis gangguan mental dan gangguan tidur, teknologi bantuan bagi mereka yang mengalami cedera, dan banyak lagi. Baru-baru ini, ini diintegrasikan ke dalam teknologi yang lebih mudah diakses seperti aplikasi dalam realitas virtual (VR) dan barang habis pakai lainnya untuk masyarakat umum. Khususnya, data EOG dapat digunakan untuk pelacakan pandangan. Bahkan, para peneliti telah mampu mendeteksi gerakan mata sekecil 1,5 derajat. Tiba-tiba masalah pelacakan pandangan yang kami jelaskan sebelumnya menjadi jauh lebih sederhana. Kami tidak lagi memerlukan algoritme visi komputer yang canggih.

Di antara banyak aplikasi untuk pelacak mata berbasis EOG, menurut kami ada tiga yang menonjol.

Melihat Aplikasi

Headset EOG akan memungkinkan untuk mengukur sinyal secara real time dengan presisi tinggi, memungkinkan sejumlah aplikasi berbeda dalam berbagai pengaturan.

1. Melacak Perilaku Konsumen:

Ada sejumlah aplikasi yang memungkinkan untuk pelacakan EOG dalam bidang periklanan dan pemasaran produk. Saat ini, banyak riset produk dan pemasaran dilakukan melalui kelompok fokus atau survei online (terkadang disajikan melalui iklan yang ditargetkan pada konsumen) tetapi metode riset ini tidak memberikan umpan balik langsung tentang reaksi pelanggan terhadap suatu produk. Misalnya, desainer iklan mungkin ingin melihat bagian mana dari salinan iklan yang pertama kali menarik perhatian pelanggan potensial. Mereka mungkin ingin menguji apakah desain yang mereka buat sesuai dengan keinginan konsumen. Melalui penggunaan headset EOG, mereka akan dapat melacak secara mendetail di mana mata pelanggan berada dan apa yang membuat mereka tertarik pada pandangan pertama. Mereka dapat mengukur detik demi detik bagian mana dari iklan yang menjadi fokus konsumen. Lewat sini,

2. Bantuan Pengetikan:

Di tingkat konsumen, sinyal EOG dapat diterapkan untuk mendukung penggunaan keyboard di komputer. Bantuan EOG yang dapat dipasangkan bluetooth dengan keyboard untuk memprediksi apa yang diketik pengguna berdasarkan konteks tekstual dan pandangan mereka dapat berguna untuk meningkatkan kecepatan mengetik dan produktivitas. Bukti konsep perangkat seperti ini sudah ada, produk seperti Tobii Eye Tracker sudah digunakan oleh para gamer untuk meningkatkan click rate dan melakukan aksi dalam game lebih cepat dari mungkin dengan joystick. Aplikasi melampaui permainan dan produktivitas. Bagi mereka yang tidak dapat mengetik di papan ketik standar dan yang tidak dapat menggunakan ucapan-ke-teks, papan ketik di layar yang dipasangkan dengan pelacak EOG dapat memungkinkan komunikasi yang lebih cepat.

3. Melangkah ke Realitas Virtual:

EOG juga dapat memainkan peran penting dalam meningkatkan daya tarik massal VR dan Metaverse. Hari ini, VR tetap menjadi hal baru. Headset yang kikuk, kontrol yang kaku, dan penghalang pencelupan lainnya yang tak terhitung jumlahnya telah menjebak teknologi di lembah yang luar biasa di mana lingkungan VR tidak terasa nyata secara meyakinkan. Selain itu, penghalang untuk perendaman VR ini juga mengancam kelangsungan Metaverse sebagai pengganti yang meyakinkan untuk ruang 3D nyata. Namun, dengan bantuan pelacakan mata EOG di headset VR, lingkungan virtual ini dapat mulai terlihat jauh lebih nyata. Di headset VR saat ini, pengguna harus menggerakkan kepala untuk melihat-lihat lingkungan virtual mereka. Karena gerakan mata tidak terdaftar, pemindaian mata saccadic alami secara paksa digantikan oleh gerakan kepala yang sering canggung, berkontribusi besar pada kecanggungan VR. Namun, dengan headset terintegrasi EOG, peserta dapat melihat lingkungan virtual mereka secara alami dengan menggerakkan mata mereka. Dengan demikian, EOG sama-sama dapat meningkatkan kemudahan

dengan mana pengguna dapat menavigasi VR, sekaligus membuatnya lebih imersif.

Merancang Langkah Kami Selanjutnya

Saat memperoleh sinyal biomedis seperti EOG, ada dua tantangan utama bagi perancang perangkat keras. Pertama, sinyal-sinyal ini sangat kecil (di urutan microvolts) yang membuatnya sulit untuk dideteksi. Kedua, sinyal-sinyal ini sangat kecil, sinyal-sinyal ini rentan terhadap sumber gangguan dan gangguan listrik. Misalnya, lampu dan peralatan di sebuah ruangan ditenagai oleh daya AC 60 Hz 120V. Sinyal catu daya yang kuat ini dapat "berpasangan secara kapasitif" ke sirkuit kami dan membanjiri sinyal EOG, sehingga tidak mungkin untuk menguraikan gerakan mata dari kebisingan.

Bagian pertama dari rangkaian kami terdiri dari penguat instrumentasi, yang bertanggung jawab untuk menolak sumber gangguan seperti catu daya 60 Hz. Langkah selanjutnya adalah memfilter. Sinyal EOG diketahui ada antara sekitar 0 dan 50 Hz. Jadi, kami melewatkan sinyal EOG kami melalui filter yang menolak frekuensi di luar rentang ini. Akhirnya, kami melewatkan sinyal kami melalui rangkaian penguat operasional. Sirkuit ini bertanggung jawab untuk memberikan penguatan besar pada sinyal, memperkuatnya ke tingkat yang dapat dideteksi oleh komputer.

Selain itu, kami telah membuat headset cetak 3D untuk memasang sirkuit dan elektroda. Kami sekarang sedang dalam proses mengembangkan teknik klasifikasi yang efisien dengan Python untuk membedakan antara kedipan dan gerakan mata lainnya dalam sinyal kami. Dengan semua kemajuan ini, kami sedang dalam perjalanan untuk mewujudkan perangkat pelacak pandangan kami.