Un metodo di scrittura oculare basato su inseguimento lento lineare e velocità variabile degli stimoli visivi

Nowadays, the most popular method in human-computer interaction systems for entering text with gaze is based on prolonged fixations on the objects of interest (typically, alphabet letters). This type of approach is very fast, but it is unable to efficiently distinguish between observed objects, or information, on the screen and the willingness to produce intentional commands, thus causing unintentional selections. An eye tracker is used to determine where the gaze is focused on the screen. Typically, before using the system, the user must go through a calibration phase. Calibration can require multiple attempts to be accurate and it is necessary to limit head movements to maintain it while using the system. The purpose of this thesis is the implementation of a gaze-controlled text entry method, based on linear smooth pursuit, which does not require an eye tracker calibration phase, and which reduces unintentional activations of input elements. Smooth pursuit is an eye movement that occurs when a slow-moving object is followed with the gaze. This method is suitable for typing short sentences, such as a password or a PIN. It is also particularly useful when it is not possible to keep the head sufficiently still and when it cannot be expected that each user can perform calibration. In the developed system, some small circles move along horizontal or vertical lines with variable speed. Each circle is associated with a character, a group of characters or an action. The selection takes place by following the circle of the desired input element with the gaze. The selection algorithm compares the position, direction, and gaze speed with the movement of the circles to determine if there is a match. Several interfaces have been implemented in this work, analyzing their strengths and weaknesses, to establish the most efficient solution. Furthermore, information has been collected regarding the maximum number of input elements and speeds that can be assigned to the circles, in order to guarantee a proper functioning of the system.

Oggigiorno, il metodo più diffuso nei sistemi di interazione uomo-computer per l’inserimento di testo con lo sguardo si basa su fissazioni prolungate sugli oggetti di interesse (tipicamente le lettere dell’alfabeto). Questo tipo di approccio è molto veloce, ma non è in grado di distinguere in modo efficiente tra la visualizzazione di oggetti o informazioni sullo schermo e la volontà di produrre comandi intenzionali, provocando così selezioni involontarie. Per determinare il punto dello schermo in cui lo sguardo è focalizzato viene utilizzato un eye tracker. In genere, prima dell’utilizzo del sistema, l’utente deve passare attraverso una fase di calibrazione. La calibrazione può richiedere più tentativi per essere accurata ed è necessario limitare i movimenti della testa per mantenerla durante l’uso del sistema. Lo scopo di questa tesi è l’implementazione di un sistema di immissione di testo controllato dallo sguardo, basato sull’inseguimento lento, che non richieda una fase di calibrazione dell’eye tracker e che riduca le attivazioni involontarie. L’inseguimento lento è un movimento degli occhi che si verifica quando viene seguito con lo sguardo un oggetto che si muove lentamente. Questo metodo è adatto per digitare frasi brevi, come una password o un PIN. Inoltre, è particolarmente utile quando non è possibile mantenere la testa in posizione e quando non ci si può aspettare che ogni utente effettui la calibrazione correttamente. Nel sistema sviluppato, alcuni piccoli cerchi si muovono lungo linee orizzontali o verticali con velocità variabile. Ogni cerchio è associato a un carattere, un gruppo di caratteri o un’azione. La selezione avviene seguendo con lo sguardo il cerchio dell’elemento di input desiderato. L’algoritmo di selezione confronta la posizione, la direzione, il verso e la velocità dello sguardo col movimento dei cerchi, per determinare se esiste una corrispondenza. Per questo lavoro sono state implementate diverse interfacce, analizzandone i punti di forza e di debolezza, per stabilire la soluzione più efficiente. Inoltre, sono state raccolte informazioni riguardanti il massimo numero di elementi di input e di velocità che possono essere assegnate ai cerchi tali da garantire un corretto funzionamento del sistema.