Göz hareketlerine dayalı gerçek zamanlı bir denetim sistemi geliştirilmesi

Abstract

Motor nöron hastalarının çoğu ellerini ve kollarını kullanamamaktadır. Bundan dolayı ihtiyaçlarını karşılayabilmek için bir başka insana ihtiyaç duyarlar. Fakat bu hastaların genellikle zihinsel fonksiyonları yerindedir ve gözlerini kontrol edebilmektedirler. Bu tip hastalar için göz hareketi takibi ile gerçek zamanlı bir sistem gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Sistem dört serbestlik dereceli motorlu elektrikli hasta yatağını (EHY) düşük maliyetli web kamerası kullanarak, göz bakışıyla kontrol etmektedir. Temassız ve ölçümleme (kalibrasyon) gerektiren sistemler EHY kontrolü için kullanılamazlar. Geliştirilen sistem herhangi bir kamera ölçümleme işlemine gerek duymamaktadır ve temassızdır. Bu özellikler önerilen yaklaşımın en yenilikçi kısımlarıdır. Başlangıçta sistem göz bölgesini tespit eder ve iris merkezlerini hesaplar. Sonra bu merkezlerin takip edilmesiyle ekrandaki fare işaretçisi göz bakışıyla hareket eder. Fare işaretçisinin özel hareketleri pozisyon değiştirme talebi olarak değerlendirilir ve tamamlanan fare işaretçisi hareketleri EHY pozisyonunu elektriksel olarak değiştirir. Bilgisayar ve EHY arasındaki iletişim Arduino Mega 2560 tarafından sürülen röle kontrol kartıyla sağlanır. Sistem gün/yapay ışık koşullarında gözlüklü veya gözlüksüz başarılı bir şekilde çalışmaktadır. Sistem 30 gönüllü ile EHY üzerinde güvenli bir şekilde % 90 başarı (çekik gözlü insanlar hariç) ile test edilmiştir.

The patients with motor neuron disease and most of the terminal patients cannot use their hands, arms and so they need another person for their all needs. However, generally mental functions and memories of such patients are functional and they can control their eyes. Using eye-gaze tracking technique we realized a real-time system for such patients. The system controls a motorized Electrical Hospital Bed (EHB) with four degrees of freedom, by eye gaze using a low cost webcam. Contactless and calibration required systems cannot be used for EHB control. The developed system does not require any camera calibration process and it is contactless. These properties are the most innovative part of the proposed approach. To start with, the system detects the eye region and computes iris centers. Then it tracks the centers and moves mouse pointer on screen with the eye gaze. The specific movements of the mouse pointer are evaluated as position changing requests and the completed movements of mouse pointer changes EHB positions electrically. The communication between computer and the EHB is provided by relay control card driven by Arduino Mega 2560. The system works under day/artificial lights conditions successfully with or without eye glasses. The system was tested with 30 volunteers on the EHB safely and completed with 90% success (expect for slant-eyed people).