眼球技術令眼睛“無所不能” 眨眼能拍照

國外一家公司研制的新型眼球操作平板電腦

該照相機使用生物技術,個人數據可以記錄和儲存。

黃翰博士
好萊塢大片《碟中諜4》中有這樣一幕令人難忘的場景:特工戴著特殊眼鏡,眨眨眼,就能拍下對手所展示的機密文檔,并即時無線傳送到另外一個房間打印出來。未來,這個情形可能會變成現實。長足發展的眼球技術,已經使人能用眼睛控制電腦,用眼睛來畫畫、拍攝也不再是天方夜譚。這項技術如今有哪些最新進展?它可能會帶來哪些風險?本期特邀專家和我們一起走進這個新奇的世界。
眼球技術令眼睛“無所不能”用眼睛能控制平板電腦
一組荷蘭的程序編制員想出一個無需手動的裝置:跟蹤眼球移動來與平板電腦和智能手機進行交互活動。
運用眼球跟蹤技術來移動光標或從根本上取代手來移動光標,要實現這樣的設想并不是件難事。Eye Tribe小組研究出一種軟件,通過紅外線發射管以及手機或平板電腦的前置鏡頭工作。發光的二極管照亮眼睛,前置鏡頭便收集到與該軟件互相作用的一個圖像,這樣就可以顯示用戶所觀察的位置。Eye Tribe計劃在2013年研究出一種工作版本。
用眼球運動識別身份
密碼已經漸漸過時了,不斷地有人推出新的方法去驗證電腦用戶,現在我們可以把眼球移動加到這一清單上。
加州州立大學計算機科學系教授助理Oleg Komogortsev認為,一個人在觀察一個物體時眼睛所集中的點就如同指紋一樣是因人而異的。他設計了一個可以跟蹤眼球的系統,當電腦擁有足夠的數據時,便可以建立一個人的眼球運動圖像。
用眼睛寫字作畫
巴黎神經系統科學家Jean Lorenceau,通過跟蹤眼球的移動,找到實現用眼睛寫字作畫這個夢想的途徑。她表示,只需稍微的培訓,人便可以控制屏幕上的光標。該系統是通過將照相機連接人的頭部來工作的,需要特殊眼鏡框配合使用,照相機可跟蹤眼球移動。但實際操作比聽起來要復雜得多。因為眼球的移動是細微而迅速的,而且并非連續不斷的。通常,如果人的眼球并沒有隨著移動的物體而移動,就構成了我們所謂的“掃視”。
眨眼能拍攝
倫敦文科貴族學院的校友Mimi Zou研制了一種相機雛形,可以跟蹤人的眼球移動并由此拍攝照片。照相機使用“生物偵查”技術來跟蹤眼球的移動。這與出于安全目的而進行的虹膜掃描是同一種方法。當使用者斜視時,可變焦距鏡頭便拉近;當使用者張開他的眼睛,鏡頭便拉遠。人盯著預期的目標,眼睛快速地眨兩下,就可拍下一張照片。這種相機的尺寸和一般的相機幾乎[FS:PAGE]是一樣的,但它的形狀像一個凸透鏡。這種相機有一個位于快門和傳感器的數碼設備,而不是普通的凸透鏡。
“眼球追蹤”可知你是否在說謊
近年來,眼球技術的研究和應用越來越廣泛。
華南理工大學軟件學院博士黃翰向記者介紹,從計算機視覺的角度看,“眼球技術”主要包括“眼球識別”與“眼球跟蹤”。
“眼球識別”主要是研究人眼虹膜和瞳孔的生物特征的采集與分析,常用于識別人的身份。與指紋識別和人臉識別相比,“眼球識別”有著更高的準確率和更穩定的性能。由于眼球的內部結構細微復雜,需要借助紅外線發射器與傳感器等設備,采集眼球的生物信息也需要一定的時間。“眼球識別”主要應用于重要場合的身份識別,例如機場安檢、機要部門門禁等。 “眼球跟蹤”則主要是研究眼球運動信息的獲取、建模和模擬,用途頗廣。獲取眼球運動信息的設備除了紅外設備之外,還可以是圖像采集設備,甚至一般電腦或手機上的攝像頭在軟件的支持下也可以實現“眼球跟蹤”。當然,不同的設備在準確性、速度和穩定性上各有差異。如果眼球運動的信息與人的心理活動有關,那么借助“眼球跟蹤”可以實現眼球測謊等心理監控功能。
黃博士表示,在計算機獲取了眼球運動信息的前提下,使用眼球就像手握鼠標一樣,通過指揮光標實現各種電腦操作。類似地,可以用眼球使用手機和平板電腦等設備,實現“眼球”作畫。
未來或能實現用“眼光”打“僵尸”
“眼光”的“殺傷力”在虛擬世界已得以實現。例如,在一款游戲中,里面的角色可以用“眼光”擊落飛舞的小行星。未來,用眼睛玩游戲不再是夢想。“相信不久,市面上的手機游戲,將可以實現‘眼光切西瓜’、‘眼光打僵尸’等。”黃博士說,眼光’游戲僅僅是眼球跟蹤方面的牛刀小試,國外還有互聯網公司可以通過眼球跟蹤獲取用戶點擊鼠標前瀏覽的網頁地址,從而了解用戶喜愛的網頁信息,并提供個性化的信息服務。”
不僅如此,不少高科技公司還將“眼球跟蹤”技術應用在為殘障人士而設的計算機上。例如,著名科學家霍金有一張神奇的座椅,上面安裝有一個眼球跟蹤紅外感應器,他通過眨眼來和外界交流,用眼球控制計算機造句,然后經語音合成后發音。更神奇的是,加上無線控制器的配合,眼球甚至可以通過計算機控制其他物體的移動。用“眼光”移物不再只是神話。“總之,除了娛樂,未來這一技術將造福更多有需要的人。”黃博士說。
準確獲取眼球信息仍是難關
不少從事“眼球技術”的研究[FS:PAGE]者都紛紛表示,能夠識別身份的眼球跟蹤技術還只是剛剛起步,因為電腦認錯人的概率大約是三分之一,這離我們理想的效果還差很遠。
黃博士認為,“眼球技術”尚存三大困難。“首先是眼球信息獲取方式的局限性。現有設備對采集現場要求比較高,如拍攝角度、響應時間、噪聲干擾等。虹膜采集需要近距離紅外檢測,而且需要一定的處理時間;眼球控制平板電腦光標需要保持平板電腦的擺放角度,不然很容易光標失控。其次,就是眼球運動相對于其他動作不明顯。眼睛是一種精細的人體器官,眼球轉動無論是力度還是幅度都不如手部動作那么明顯。這直接造成眼球信息獲取的難度。最后就是眼球操作時間過長對健康的影響。目前,有報道建議眼睛看電腦和手機的時間不宜過長,‘眼球操作’很可能帶來新的用眼疲勞,是否影響健康還需要相關專家解釋。” 除此之外,眼球運動數學建模和動作模擬的準確性與合理性問題,譬如說如何使得眼球操作如手操作一樣方便,都需要繼續深入研究。
隱憂:新技術或會“泄露”個人秘密
美國加利福尼亞州IBM的研究人員戴維·沃帕克表示,有些人對于眼球追蹤技術這方面的研究顯得十分緊張,因為這種技術有點像是檢查我們的意識。眼睛是人類“心靈的窗口”,是否真的會在無意識中“透露”我們的“秘密”?
黃博士表示,假設眼睛真的會在無意識中“泄密”,若要判斷眼球追蹤技術是否也會如此,答案取決于我們是否把眼睛透露“秘密”的規則寫入了計算機程序。“例如,我們把眼睛反映心理活動的規律寫入了計算機程序,那么電腦追蹤眼球是可能‘透露’出我們在想什么的。我們把眼睛反映身體狀況的規律寫入計算機程序,那么電腦追蹤眼球也會‘透露’我們的健康狀況。”
“科技是一把雙刃劍。眼球跟蹤可以用來識別身份,也可能被用來偽造身份;眼球跟蹤可以根據我們的瀏覽習慣提供個性化的信息服務,也可能被用來窺探他人的隱私……然而,這個問題并非不能解決。這就像計算機程序,它為我們提供了信息服務功能,而計算機病毒作為一種程序,則是危害信息安全的。計算機安全的使用習慣與殺毒軟件等方法幫我們解決了這一問題。”黃博士說。他認為,眼球跟蹤這項研究還是利大于弊,相信人類充分了解該技術之后,有辦法和措施來預防損失。
此外,除眼睛外,人的手腳、頭部、舌頭等可以移動和轉動的部位也可以直接指揮動作,依靠的技術可以是計算機視覺、紅外檢測或者無線傳感等。“從應用的角度,體驗與娛樂的應用會逐[FS:PAGE]漸出現。”黃博士說。殘障人士計算機的使用也是一項應用重點,能否投入市場取決于設備的成本與穩定性。
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