Detección del punto de observación de un usuario sobre una pantalla mediante una webcam

Abstract

La motivación principal de este trabajo ha sido investigar e implementar un método para estimar el punto de observación de un usuario en una pantalla con la mayor precisión posible, usando sólo la webcam que disponga el ordenador o tablet del usuario. Recientes estudios han investigado la interacción del usuario con las máquinas usando la mirada, surgiendo así soluciones para métodos de comunicación de personas discapacitadas, nuevas formas de controlar el ratón y el teclado, o incluso nuevos métodos de aprendizaje, como, por ejemplo, podría seguirse la mirada mientras un niño realiza sus primeras lecturas, o conocer que estímulos llaman más la atención en juegos educativos. Los métodos actuales de seguimiento de la mirada utilizan iluminación infrarroja, cámaras de alta calidad de vídeo, y requieren una posición relativa estable entre el ojo del usuario y la cámara. Pero estas cámaras son caras y no son viables para los dispositivos cotidianos. Éstos deben lidiar con recursos computacionales limitados, baja resolución de imágenes usando la webcam frontal integrada, condiciones adversas de luz, tamaños pequeños de pantalla donde mapear la mirada o movimientos de la cabeza del usuario. Después de la investigación del estado del arte, se ha propuesto e implementado una posible solución con la que se ha tenido que tener en cuentas una serie de aspectos previos. Estos aspectos previos han sido encontrar una serie de puntos característicos en la imagen del usuario, que serán necesarios para estimar el punto de observación mediante la solución propuesta. La evaluación del funcionamiento y del cumplimiento de unos requisitos previos se realizará mediante voluntarios a quienes se les ha sometido a una serie de pruebas. Se ha tenido en cuenta la precisión a la hora de estimar el punto de observación tanto del eje horizontal como del vertical, implementándose dos métodos para evaluar éste último, entre los cuales se realizará una comparativa. Con todo lo anteriormente expuesto, se han extraído una serie de conclusiones.The main motivation behind this work has been to investigate and implement a method of estimating the gaze of a user with the possible precision. The camera have to be the computer webcam. There are many current studies on the interaction between machines and the user's gaze, for example, communication methods of disabled people, new ways of controlling the mouse and the keyboard or even new learning methods: follow the look of a child learning to read or know what stimuli call more attention in educational games. Current methods for gaze tracking use infrared illumination, high-quality video cameras, and require a stable relative position between the user's eye and the camera. However, in normal devices there are many limitations. In this work, a possible solution has been proposed and implemented. This solution need to find a series of characteristic points in the user's image, this will be the first step. The evaluation of the correct work of some prerequisites will be through volunteers who will undergo a series of tests. These tests will calculate the accuracy in the gaze localization in the horizontal and vertical axis. There are two methods to evaluate the vertical axis and a comparison will be made between both, and the appropriate conclusions have been drawn