Journals / Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi / 2020 / Cilt: 12 - Sayı: 1

Design of Brain Computer Interface Based on Eye Movements

Göz Hareketlerine Dayalı Beyin Bilgisayar Arayüzü Tasarımı

Pages
176–188
Publication Date
2020-01-31
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Experimental results showed that the proposed methodology can be a pioneering technology.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:With the help of modern technology, people's reactions to stimuli by examining the eye movements have become traceable.
📊
Key Findings & Data:One of these measurement methods is the Eye Tracking technique.
💡
Conclusion & Impact:Experimental results showed that the proposed methodology can be a pioneering technology.
🔬Design:Research Article
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Göz hareketlerine dayalı beyin bilgisayar arayüz tasarımı · İnsan-Bilgisayar Etkileşimi · göz izleme

Abstract

With the help of modern technology, people's reactions to stimuli by examining the eye movements have become traceable. One of these measurement methods is the Eye Tracking technique. The technical advancements of this technique enable researchers to carry out studies in the fields of health, war industry, civil aviation, web design, digital media etc. that can enhance to improve the quality of the systems that can make life easier. In the concept of this study, a brain computer interface (BCI) is developed by using the principal properties of the eye tracking technology. Eye fixation information of the subjects were measured by using the in-house developed experimental paradigm software with the eye tracker while they were performing the required tasks. Two different experimental paradigm software were implemented. In the former one, subjects were asked to fixate to the buttons that appeared on the screen and they were clicked when the subjects fixated on those buttons. In the latter one, a virtual keyboard was implemented where the subjects were asked to fixate on the characters in order to write words or sentences. Additionally, eye fixations were plotted with the use of heat maps. All of the methods and tools were developed by our team. As a result, a hybrid BCI has been produced using the eye movements of subjects without performing a movement. The developed software tools were applied and high values of instruction per minute was obtained. Experimental results showed that the proposed methodology can be a pioneering technology.

Özet

Modern teknoloji ile birlikte insanların göz hareketlerini inceleyerek uyaranlara karşı vermiş oldukları tepkiler takip edilebilir hale gelmiştir. Bu takip yöntemlerden biri de Göz İzleme (Eye-Tracking) tekniğidir. Bu teknikteki gelişmeler sayesinde araştırmacılar, sağlık, savaş sanayi, sivil havacılık, web tasarımı, dijital medya vb. birçok alanda hayatı daha kolay hale getirilebilecek sistemler hakkında çalışmalar yapabilmektedir. Bu çalışma kapsamında, göz izleme teknolojisinin temel özelliklerinden faydalanılarak beyin bilgisayar arayüzü (BBA) uygulaması geliştirilmiştir. Katılımcıların göz sabitlenme bilgisi, tarafımızca hazırlanan deneysel paradigma yazılımları bünyesinde göz-izleme cihazı ile ölçülerek, kişilerden verilen ödevleri gerçekleştirmeleri istenmiştir. Bu kapsamda iki farklı uyaran yazılımı üretilmiştir. Birinci yazılımda, kişilerin ekranda çeşitli bölgelerde görülen butonlara odaklanarak, gözlerinin sabitlenmesi ile butonlara basmaları sağlanmıştır. İkinci yazılımda ise, katılımcının harflere odaklanması istenerek, kelimeler ve cümleleri yazdırmayı sağlayan sanal bir klavye uygulaması geliştirilmiştir. Ayrıca göz fiksasyonları ısı haritası ile görselleştirilmiştir. Tüm aşamalarda kullanılan yazılım ve analiz tarafımızca geliştirilmiştir. Sonuç olarak, hareket etmeden göz hareketleri ile bildirim yapmayı sağlayan hibrid bir sistem geliştirilmiştir. Göz hareketlerine dayalı önerilen BBA sistemi test edilmiş ve yüksek komut/dakika sonuçlarına ulaşılmıştır. Deneysel bulgular önerilen hibrid BBA’nın güçlü ve öne çıkacak bir teknoloji olduğunu göstermektedir.

🔖

Cite This Article

KOÇ, E., BAYAT, O., DURU, D. G., DURU, A. D. (2020). Design of Brain Computer Interface Based on Eye Movements. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, Cilt: 12 - Sayı: 1, 176–188. https://ajindex.com/articles/889344

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (5)

  1. Allison, B.Z., Wolpaw, E.W., & Wolpaw J.R. (2007). Brain computer interface systems: progress and prospects. Expert Review of Medical Devices, 4(4), 463-474. doi:10.1586/17434440.4.4.463 Bates, R., Istance, H., Oosthuizen, L., & Majaranta, P. (2005). D2.1 Survey of De-Facto Standards in Eye Tracking. Communication by Gaze Interaction (COGAIN), IST-2003-511598: Deliverable 2.1. Bolt, R.A. (1982). Eyes at the Interface. Proceedings of the 1982 Conference on Human Factors in Computing Systems, 360-362. New York: ACM Press. doi:10.1145/800049.801811 Chennamma, H. R. & Yuan, X. (2013) A survey on eye-gaze tracking techniques. Indian Journal of Computer Science and Engineering (IJCSE), 4(5): 388-393. arXiv:1312.6410 Duchowski, A. T. (2007). Eye Tracking Methodology: Theory and Practice, second Edition. London: Springer Verlag. Engell-Nielsen, T., Glenstrup, A.J., & Hansen, J.P. (2003). Eye Gaze Interaction: A New Media - Not Just a Fast Mouse. In Itoh, K., Komatsubara, A., Kuwano, S. (Eds.), Handbook of Human Factors / Ergonomics (pp. 445-455).
  2. Tokyo, Japan: Asakura Publishing. Galán, F., Nuttin, M., Lew, E., Ferrez, P. W., Vanacker, G., Philips, J., & Millán, J. R. (2008). A brain-actuated wheelchair: asynchronous and non-invasive Brain-computer interfaces for continuous control of robots. Clinical Neurophysiology, 119(9), 2159-2169. doi:10.1016/j.clinph.2008.06.001Hansen, D. & Pece, A. (2005). Eye tracking in the wild. Computer Vision and Image Understanding 98(1), 155-181. doi:10.1016/j.cviu.2004.07.013Hutchinson, T.F. (1993). Eye Gaze Computer Interfaces: Computers That Sense Eye Positions on the Display. Computer, 26, 65-67. doi:10.1109/MC.1993.620436 Jacob, R.J.K. (1993). What You Look at Is What You Get. IEEE Computer, 26, 65-66. doi:10.1109/MC.1993.274943 Javal L. (1878). Essai sur la physiologie de la lecture. Annales d'Oculistique. 80, 240–274. Javal L. (1879). Essai sur la physiologie de la lecture. Annales d'Oculistique. 82, 242–253.
  3. Kahneman, D. (1973). Attention and Effort. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. Kenyon, V. R. (1985). A soft contact lens search coil for measuring eye movements. Vision Research, 25(11): 1629-1633. doi:10.1016/0042-6989(85)90133-6
  4. Liversedge, S., Gilchrist, I., & Everling, S. (2011). The Oxford Handbook of Eye Movements. OUP Oxford. Lupu, R.G. & Ungureanu, F. (2013). A survey of eye tracking methods and applications. The Polytechnic Institute of Science Bulletin, (3), 71-86.
  5. Mazo, L., Barea, M., Boquete, R., & Lopez, E.