臺師大跨領域團隊開發自然光眼動儀 技術領先業界

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小朋友動動眼睛,盯著螢幕看到不懂的字,停留一下就自動發出字詞聲音,甚至產生動畫和圖表來說明,這可不是科幻電影情節。國立臺灣師範大學教育心理與輔導學系宋曜廷教授與吳昭容教授,以及電機工程學系高文忠教授的跨領域團隊,在邁向頂尖大學計畫支持下,共同研發「眼動電子書」,技術領先業界,透過自然光眼動偵測技術,系統即時分析兒童閱讀時的眼動行為,再結合眼球追蹤技術,同步給予互動式回饋。兒童看完了電子書,系統還會產生多張回饋圖表,幫助家長及老師掌握兒童閱讀時的重點,有沒有忽略哪一部分,也不會一直打斷閱讀過程。

許多家庭都重視親子閱讀,但有時學齡前兒童剛開始學認字,看到許多難詞,超出閱讀能力,只好吵著家長要陪讀,而無法自己閱讀和理解,不但不能啟發閱讀興趣,家長也不清楚孩子學習成效。

隨著科技進步,眼動儀(eye-tracker)可幫助大家了解觀看者在閱讀、瀏覽網頁、觀看系統介面時的注意力分佈情況;也可作為使用電腦與遊戲時的人機互動工具,讓使用者以眼睛的注視、移動、眨眼等動作,來進行選擇、滾動、瞄準、場景移動等系統操作。

一般市售眼動儀主要是採用紅外線LED 光源近距離照射眼球,並搭配攝影機拍攝至少每秒30~2000幀眼睛影像,再以影像辨識技術與人工智慧演算法,即時建構使用者眼球的3D 模型,並計算影像中瞳孔形狀與位置,藉由三維空間計算,推算出目光注視在螢幕的位置。使用此類紅外光眼動儀,紅外線光源會直接照射到用戶的視網膜和角膜,若長時間使用,因為近距離的紅外線照射,將人眼將感覺疲憊,不適合應用於兒童閱讀歷程的追蹤分析,未來也無法應用於戶外有陽光照射的情境。

紅外線、自然光眼動儀的比較表

自然光眼動儀 紅外線眼動儀

安全性 可長時間使用 眼睛易疲勞

使用環境 室內、戶外 室內

資料分析 自動提供結果 需專業技能

設備需求 一般電腦、高速攝影機 客製化專用晶片

為突破目前眼動儀的限制,臺師大團隊已開發完成全新的「自然光眼動儀」。此技術領先業界,它不需要以紅外線LED光源照射眼睛,即使長時間使用,也較不會造成眼睛的疲勞。此外,在明亮太陽光下依然可以使用,使得眼動儀使用環境限制更小,有利於踏出戶外。系統也會主動提供資料分析結果,不需要使用者(如家長、老師、市場調查員)具備眼動資料分析的專業技能。本眼動儀的最大特色是是不需要客製化硬體與其它眼動專用晶片等組件,僅需使用市面上現有的一般電腦與高速攝影機。

臺師大團隊利用自然光眼動偵測核心技術,已開發完成三套眼動儀應用模組:眼動放大鏡、眼動電子書與使用者經驗設計模組。

一、眼動放大鏡可協助中老年人方便閱讀
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