论文总字数：24015字

摘 要

眼控是用眼球运动控制机器的一种智能人机交互技术，是目前全世界最前沿的控制方式。本文针对眼控系统中注视进行输入这一机制所存在的精确性较低，缺少确认操作等问题，提出了基于眼跳进行眼势交互输入的方法。运用一种在Unity API和Tobii API搭建的眼动交互系统框架，研究了眼控系统交互式界面元素中交互模块的位置关系并探究了单眼势以及多眼势的多种动作组合方式。通过在物理尺寸为24英寸、分辨率为1920*1080的显示屏上进行的眼势交互实验，得到了不同眼部动作路径在任务完成率，任务反应时和扫视时间上的差别。通过对用户主观满意度的调查，分析了不同眼部动作组合的易用性。最后通过综合评估各种眼部动作组合，得到了针对前进，后退，放大，缩小四个特定功能的实现所对应的最佳眼部动作组合形式。经实验挑选出的眼部动作组合形式在完成效率和完成质量上具有优势，具有较强的实践性，可被应用于眼控操作系统中。

关键词：眼动交互，眼势，扫视时间，易用性

Abstract

Eye control is an intelligent human-computer interaction technology of eye movement control machine, and it has become the most advanced control mode in the world so far. Aiming at the problems of low accuracy and lack of confirmation operation in the mechanism of gaze input in eye control system, this topic proposes a method of eye position interactive input based on eye jump. A framework of eye movement interaction system based on Unity API and Tobii API is used to study the position relationship of the interaction module in the interactive interface elements of eye control system, In addition to this, the multiple action combinations of monocular and multi-ocular gestures are explored. Eye position interaction experiments are carried out on a 24-inch screen with a resolution of 1920*1080. The differences of task completion rate, task reaction time and scanning time between different eye action paths are obtained. By investigating the subjective satisfaction of users, the usability of different eye movement combinations is analyzed. Finally, by synthetically evaluating various eye movement combinations, the best eye movement combinations for forward, backward, enlarged and narrowed four specific functions are obtained. The combination of eye movements selected by experiments has advantages in efficiency and quality of completion, and has strong practicality. It could be used in eye control operating system.

KEY WORDS: Eye Movement Interaction, Gaze, Scanning Time, Usability

目 录

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摘 要 III

Abstract IV

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 选题背景概述 1

1.1.2 本课题提出的意义 1

1.2 眼动输入机制 2

1.2.1 人眼眼球运动形式 2

1.2.2 通过注视行为进行输入 3

1.2.3 通过眼跳行为进行输入 4

1.2.4 通过眨眼和闭眼行为进行输入 4

1.2.5 各种眼控形式的比对 4

1.3 眼控实现方法 5

1.4 研究内容 5

1.5 研究路线 6

第二章 眼部动作组合形式的研究 8

2.1 交互界面设计分析 8

2.1.1 界面布局分析 8

2.1.2 交互模块尺寸确定 8

2.2 眼部动作组合可能性分析 9

2.2.1 单眼势动作组合分析 9

2.2.2 多眼势动作组合分析 10

第三章 眼势动作对应功能的选择及语义差分量表的统计结果 11

3.1 眼势动作对应特定功能的挑选 11

3.1.1 眼势动作对应特定功能具备的特点 11

3.1.2 挑选出的眼势动作对应功能含义的说明 11

3.2 语义差分量表的选择 12

3.2.1 语义差分量表的介绍与可信度分析 12

3.2.2 语义差分量表中易用性指标的选择 12

3.3 语义差分量表的统计结果 13

3.3.1 语义差分量表的发放 13

3.3.2 语义差分量表的填写 13

3.3.3 语义差异量表数据的统计 13

3.3.4 语义差异量表结论的得出 14

第四章 功能元素的单眼势与多眼势动作组合实验 16

4.1 单眼势动作组合实验 16

4.1.1 实验对象 16

4.1.2 实验软硬件设备 16

4.1.3 交互模块触发时间 16

4.1.4 实验界面 16

4.1.5 实验流程 17

4.1.6 实验结果 19

4.2 多眼势动作组合实验 19

4.2.1 实验内容 19

4.2.2 实验结果 20

4.3 实验结果分析 20

4.4 最优眼势动作结果 22

4.4.1 前进，后退功能对应眼势挑选结果 22

4.4.2 放大，缩小功能对应眼势挑选结果 23

第五章 总结与展望 25

5.1 论文总结 25

5.2 研究不足之处 25

5.3 研究展望 25

参考文献 26

致 谢 27

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