Video görüntülerine dayalı olarak gerçek zamanlı göz hareketleri takip sistemi tasarımı

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: YILMAZ DURNA

Danışman: FİKRET ARI

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Göz hareketleri takibine yönelik olarak farklı firmalara ait ticari ürünler görmek mümkündür. Ancak akademik olarak bu cihazlarda kullanılan takip yöntemlerine ve sistemlerin başarımlarına dair veriler literatürde bulunmamaktadır. Göz izleme sistemlerinde yüksek hız, doğruluk, baş hareketli ve farklı ortam şartlarındaki takibe yönelik zorluklar halen devam etmektedir. Bu çalışmada, yüksek çözünürlüklü kamera, kızılötesi aydınlatma ve LabVIEW yazılımı kullanılarak binoküler, göz bebeği-kornea yansıması takibini uzaktan gerçekleştiren ve göz bebeği boyutunu hesaplayabilen yeni bir göz bakış sistemi tasarımı önerilmiştir. LabVIEW yapısal olarak olarak paralel işleyen ve daha az zaman alan algoritmalara sahiptir. Full HD görüntüler, göz bebeği ve kornea yansımanın merkez koordinatlarını ve boyutlarını daha kolay belirlememizi sağlamıştır. Kullandığımız kamera sensörü yalnızca kızılötesi görüntüleri geçirecek şekilde filtre uygulaması ile modifiye edilmiştir. Kızılötesi aydınlatmanın göz kornea tabakası üzerinde oluşturduğu birinci purkinje yansıması, yüz imgesindeki göz bölgesinin ilgi bölgesi (ROI) olarak seçimi için referans noktası olarak alınmıştır. Göz bebeği etrafındaki istenmeyen gürültü nesnelerinin temizlenmesi için eşikleme ve aşındırma gibi morfolojik işlemler uygulanmıştır. Göz bebeği merkezi tespiti için kütle ağırlık merkezi tekniği kullanılmıştır. Tasarlanan sistemin doğruluğunu test etmek ve her bir gözün hareketini analiz etmek için görsel bir uyarıcı düzeneği hazırlanmıştır. Monitör üzerinde bakış yeri tahmini için doğrusal olmayan haritalama fonksiyonu kullanılmıştır. Tasarlanan sistem 11 katılımcıyla test edilmiştir. Sistemimizde doğal baş hareketleri altında göz bebeği boyutu, göz bebeği pozisyonu, kornea yansıması pozisyonu ve bakış yeri koordinatları elde edilmiştir. Bu sistem saniyede 40 görüntü çerçevesi ile 2046x1086 çözünürlükte çalışabilmektedir. Aynı zamanda 640x480 piksel görüntüler için saniyede yaklaşık 280 görüntü çerçevesi işleme hızına eşdeğerdir. Deneysel sonuçlarda, 11 katılımcının ortalama bakış yeri hatası sol göz için 0.76°, sağ göz için 0.89° ve iki göz ortalaması 0.83° olarak bulunmuştur.