Infrarot-LED / Osram im Interview IRED treiben neue Eye-Tracking-Anwendungen

Eye-Tracking am PC. Beim Eye-Tracking-System wird die Augenpartie mit infrarotem Licht ausgeleuchtet, und ein Kamerasensor nimmt ein Bild auf. Aus den Bilddaten wird die Position der Pupillen ermittelt und die Blickrichtung des Nutzers berechnet.
Eye-Tracking am PC. Beim Eye-Tracking-System wird die Augenpartie mit infrarotem Licht ausgeleuchtet, und ein Kamerasensor nimmt ein Bild auf. Aus den Bilddaten wird die Position der Pupillen ermittelt und die Blickrichtung des Nutzers berechnet.

Leistungsfähige Computerchips, moderne Kamerasensoren und hocheffiziente Infrarot-LED machen es möglich, vormals teure und aufwändige Eye-Tracking-Systeme auf viele neue Anwendungen zu adaptieren. Dr. Christoph Goeltner von Osram Opto Semiconductors erklärt, was beim Lösungsdesign zu beachten ist.

Markt&Technik: Eye-Tracking, also die Erfassung von Blickbewegungen, kennt man bislang in erster Linie aus der Marktforschung. Sie erwarten jedoch, dass sich Eye-Tracking als Steuerung für elektronische Geräte etablieren kann. Wo sehen Sie Anwendungen?

Dr. Christoph Goeltner, Produkt Manager für Infrarot-LED in Consumer-Anwendungen bei Osram Opto Semiconductors: Nun, mit der Weiterentwicklung des Internet of Things steigt die Zahl der elektronischen Geräte, mit denen wir kommunizieren kontinuierlich. Hier können neue Wege der Interaktion die bekannte Steuerung über Tastatur, Maus, Touchscreen oder Sprache ergänzen und sie bequemer und intuitiver machen. Neben mobilen Kommunikationsgeräten wird Eye-Tracking beispielsweise für das Arbeiten am PC nachgefragt – das Gerät würde dann beispielsweise automatisch Texte weiterscrollen oder Anwendungen öffnen. Im Computer-Gaming-Markt und bei weiteren interaktiven Anwendungen ist das Interesse besonders hoch. Der Bereich Smart Home ist ein weiteres wachsendes Anwendungsfeld. Technik, von Thermostaten über Beleuchtung, TV- und Audiosysteme bis hin zum Kühlschank, kann sprachgesteuert und durch Eye-Tracking-Systeme ergänzt werden. Auch die Kommunikation mit Assistenzrobotern für Zuhause oder für den Pflegeeinsatz wird zunehmen und über Touchscreen und Mikrofon hinausgehen. Geräte können dann erkennen, worauf sich die Augen des Nutzers richten und antizipieren, was dieser als nächstes tun möchte, selbst wenn er nicht in der Lage ist, Tastaturen zu bedienen oder zu sprechen.

Ließe sich Derartiges auch auf das Autofahren übertragen?

In der Automobilbranche wird Eye-Tracking insbesondere bei Sicherheits- und Aufmerksamkeits-Assistenzsystemen angewendet. Es gibt bereits Systeme, die die Augen des Fahrers beobachten und registrieren, ob er den Verkehr aufmerksam beobachtet, gerade abgelenkt ist oder sogar Gefahr läuft, einzuschlafen. Durch Informationen dieser Art lassen sich kritische Situationen im Verkehr verhindern.

Um Eye-Tracking quasi massentauglich zu machen, muss es kostengünstig zu implementieren sein. Wie sieht es diesbezüglich aus?

Die Technologie gibt es ja bereits. Sie wurde im professionellen Bereich beispielsweise für Marktstudien oder Verhaltensanalysen sowie im medizinischen Einsatz genutzt. Allerdings wurden dazu früher besonders hochwertige Kameras und Lichtquellen samt Spezialsoftware und sogar Hardware-Beschleuniger zur Bearbeitung der Grafikdaten benötigt. Heute ist das aufgrund moderner Hochleistungs-LED, kompakter Kamerasensoren und deutlich leistungsfähigerer Chips nicht mehr nötig. In vielen Geräten sind die für das Eye-Tracking benötigten Kamerasensoren und die Infrarot-Ausleuchtung für Funktionen wie Iris-Identifizierung oder Gesichtserkennung bereits vorhanden. Oft muss nur noch eine Software für die Eye-Tracking-Funktion installiert werden.

Wie wird das Eye-Tracking bei diesen Anwendungen technisch umgesetzt?

Zum Ausleuchten der Augenpartien werden infrarote LED, kurz IRED, eingesetzt. Ein hochauflösender Kamerasensor registriert dabei das Licht, das vom Auge reflektiert wird. Aus diesen Rohdaten berechnen Bildverarbeitungs-Algorithmen die Pupillen-Position innerhalb des Auges. Die Blickrichtung des Nutzers lässt sich anhand dieser Daten sowie zusätzlicher Informationen über die Position eines Referenzobjekts durch eine Software ermitteln. Die infrarote Ausleuchtung stellt den nötigen Kontrast zwischen Pupille und Iris bei jeder Augenfarbe sicher– auch im Dunklen oder bei sehr hellem Bildhintergrund.