• Thứ Tư, 08/06/2011 14:32 (GMT+7)

    Điều khiển thiết bị bằng ánh mắt

    Anh Khoa
    Trong tương lai, bạn chỉ cần “liếc” mắt vào màn hình máy tính để khởi chạy ứng dụng thậm chí điều khiển các tính năng được lập trình sẵn trên một thiết bị bất kỳ.

    Năm 1999, John Elvesjö, chàng sinh viên người Thụy Điển đã tiến hành một thí nghiệm với cảm biến hồng ngoại để theo dõi sự chuyển động của vật thể. Ý tưởng ban đầu của Elvesjö là tạo ra một thiết bị có khả năng "bắt hình" 2 đồng xu khi anh xoay vòng chúng để quan sát chúng bằng mắt thường, nhưng điều bất ngờ xảy ra: cảm biến hồng ngoại cũng bắt đầu “đi theo” sự di chuyển của mắt.

    Phát hiện này về cơ bản đã có thể thay đổi cách thức chúng ta tương tác với máy tính và thiết bị số. Năm nay, ở tuổi 33, Elvesjö là đồng sáng lập Tobii Technology, hãng công nghệ tiên phong trong việc mang đến thị trường phổ thông các giải pháp điều khiển thiết bị bằng "nhãn lệnh".

    Ở phạm vi hẹp, giải pháp của Tobii cho phép người dùng thực hiện nhiều tác vụ bằng cách chỉ nhìn thẳng vào màn hình hay bộ thu tín hiệu điều khiển thay vì phải dùng tay điều khiển chuột hay nút bấm của bộ điều khiển từ xa như trước đây. Ví dụ, bạn chỉ cần nhìn chằm chằm vào một thư mục để mở thư mục này, hay dõi ánh mắt vào cuối trang màn hình của một tài liệu văn bản, bảng tính hay email để yêu cầu chuyển sang trang kế tiếp. Thú vị hơn, với trò chơi điện tử, giải pháp điều khiển bằng mắt giúp bạn thoải mái hoà mình vào các chuyển động của nhân vật mà không cần “động tay chạm chân". Các thiết bị của Tobii phát các nguồn sáng hồng ngoại dạng không nguy hại - tương tự tín hiệu của điều khiển từ xa tivi - trực tiếp đến mắt người dùng và ghi nhận các phản hồi được phát lại từ giác mạc mắt của người dùng. Sau đó, phần mềm đi kèm sẽ chỉ ra vị trí mà mắt của người dùng đang nhìn vào với độ sai lệch khoảng 2mm.

    Theo dõi hành vi của mắt người dùng (eye tracking) không phải là một ý tưởng mới. Nhiều năm trước, các nhà khoa học đã sử dụng các thiết bị của Tobii và những nghiên cứu trong lĩnh vực thần kinh khác để hỗ trợ người khuyết tật trong việc gõ văn bản bằng cách nhìn vào bàn phím ảo trên màn hình. Tuy nhiên, công nghệ này còn cồng kềnh và đắt đỏ (thường trên vài ngàn đôla Mỹ), do đó các giải pháp hiện nay của Tobii đã được thiết kế lại nhỏ gọn hơn để phù hợp cho nhu cầu sử dụng hàng ngày trên máy tính cá nhân và mức giá dao động trong khoảng 200 đôla Mỹ.

    Nguyên lý hoạt động của giải pháp Tobii.

    Nguyên lý chung

    Về cơ bản, một thiết bị eye tracking có nhiệm vụ tính toán vị trí của ánh mắt với độ chính xác cao bằng cách sử dụng công nghệ cảm biến hình ảnh (image sensor). Nói cho dễ hiểu, thiết bị eye tracking họat động như thể khi bạn đối mặt với một người và "đoán" người này đang nhìn vào cái gì bằng cách dõi theo ánh mắt của họ.

    Cốt lõi của giải pháp eye tracking chính là làm thế nào để ghi nhận những phản hồi từ mắt người dùng, do đó hầu hết giải pháp eye tracking hiện nay được thiết kế dựa trên nguyên lý cơ bản của việc ghi nhận những phản hồi của giác mạc và đồng tử mắt.

    • Một hay vài nguồn phát sáng hồng ngoại cự ly ngắn (near-infrared illuminators) không thể được nhận biết bằng mắt thường nhưng lại tạo ra các mẫu tín hiệu phản hồi trên đồng tử và giác mạc của mắt người dùng.

    • Ở tần số lấy mẫu cao (chừng 300Hz), một hay vài cảm biến ảnh có thể ghi nhận chính xác hình ảnh của mắt người dùng.

    • Các thủ thuật xử lý ảnh sẽ được sử dụng để dò tìm mắt, sau đó phát hiện chính xác vị trí của đồng tử hay tròng đen của mắt, và nhận dạng các phản hồi từ nguồn sáng và vị trí của chúng.

    • Các mẫu mắt (dạng số) được tham khảo để tính toán vị trí trong không gian của mắt và vị trí của ánh mắt đang quan sát.

    Tuy nhiên, tùy môi trường xung quanh sáng hay tối cũng như độ trong của đồng tử mắt, thiết bị/giải pháp eye tracking sẽ thay đổi cấu hình để có thể nhận dạng chính xác phản hồi của mắt. Thông thường, có 2 phương pháp được sử dụng:

    • Cảm biến giám sát đồng tử sáng (Bright pupil eye tracking - illuminator) được đặt gần trục quang học của cảm biến ảnh, làm cho đồng tử xuất hiện sáng lên (tương tự hiện tượng gây ra tình trạng mắt đỏ khi chụp ảnh)

    • Cảm biến giám sát đồng tử tối (Dark pupil eye tracking - illuminator) được đặt xa trục quang, làm cho đồng tử xuất hiện tối hơn tròng đen mắt.

    Vài giải pháp eye tracking của Tobii sử dụng đồng thời 2 phương pháp trên để tính toán vị trí của ánh mắt, đồng thời giúp thiết bị họat động hiệu quả trong nhiều môi trường và không phụ thuộc vào tính nhân chủng của màu mắt.

    Dĩ nhiên, trước khi việc giám sát các hành vi của ánh mắt bắt đầu, hệ thống cần "cân chỉnh" (calibrate) đôi mắt người dùng. Trong suốt quá trình cân chỉnh, hệ thống eye tracking sẽ tiến hành đo, ghi nhận những đặc điểm của mắt người dùng bởi đó là những thông số được đòi hỏi để có thể tính toán chính xác vị trí cũng như hướng mắt quan sát. Các giải pháp của Tobii sử dụng 2/5/9 điểm cân chỉnh và quá trình này chỉ diễn ra trong vài giây, và hoàn toàn tự động nên người dùng không cần điều chỉnh hướng máy hay hướng nhìn.

    "Múa tay" thôi chưa đủ. Công nghệ màn hình cảm ứng mới hứa hẹn giúp các ứng dụng nói riêng và hệ điều hành nói chung xác định được chính xác vị trí lẫn hướng của mọi thao tác "chạm".
    Đón đọc trên Thế Giới Vi Tính A số tháng 6/2011.

    Tobii.com, BuninessWeek.com

    Từ khóa: Anh Khoa
    ID: A1105_69