第三章 實驗計畫
第二節 數位眼動監視系統
一、簡介：
數位眼動監視系統（faceLAB）由澳洲 Seeing Machines開發，
是一套頭部、眼睛凝視與疲勞分析工具軟體，在影像技術方面，採用 固定非閃爍式紅外線LED光源，均勻照亮臉部與畫面環境區域，再透過 畫面影像分析，找出眼睛位置，可非侵入式作業追蹤到頭部位置、眼 球凝視方向及凝視點位置，並配有疲勞分析模式，可計算疲勞指數
（PERCLOS）、眨眼偵測（Blink_freq、Blink_duration）、眼睛閉闔 度（Lift_eye_Close、Right_eye_Close）等疲勞分析指標。
二、構造：
由一組攝影機、兩個獨立紅外線 LED 光源、校正盤、2 台電 腦(一台裝設 faceLAB 軟體、另一台裝設 GazeTracker 軟體)組成，
可自動調整焦距，受試者距離攝影機0.2 ～2m 均可測試，運作時 兩顆紅外線 LED 光源置於攝影機左右兩側，維持恆亮，線路配置，
如圖 3-2.1 所示。
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圖 3-2.1 faceLAB 統線路配置
LED 光源 攝影機
圖 3-2.2 faceLAB 影像處理流程[本研究繪製]
三、眼睛追蹤演算程序：
LED 光源採用 920mm 的紅外光作為紅外攝相機的補助照明光 源，而紅外攝相機對可見光具有不敏感的特性，其工作基本不受測 試環境的亮度影響。同時，人的皮膚以及眼球本身對該波長的吸收 和反射情況是不一樣的，因此在不同環境照明下得到的眼睛灰階圖 像中各部分灰階值相對恆定。
faceLAB 軟體處理流程為影像序列、影像濾波前處理、影像樣 板搜尋、過濾眼球區域、眼睛影像與位置資訊；紀錄頻率 60Hz，
也就是每秒鐘蒐集60 筆資料進行比對，例如若實驗監測 30 分鐘則 系統紀錄資料達108,000 筆。
攝影機 影像前處理 過濾眼球區域 眼睛影像與位置
資訊取得
環境設定
開啟faceLab軟體
攝影機參數調校
編輯世界模型 編輯追蹤模型
開啟GazeTracker軟體
進行連線測試
擷取眼球訊號
實驗結果計算分析
光源穩定後開始調校
攝影機傾斜度、聚合角度、
焦距、與紅外線相對位置 同時開啟IR光源
頭部追蹤設定、人臉特徵點 編輯、眼球追蹤參數調校
將頭部正面與凝視方向的資 料與電腦畫面重疊
在另一台已連線好電腦開啟 四、faceLAB 系統操作流程：
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1.開啟 Facelab 軟體：
開啟 faceLab 後，會出現下列四個視窗。
(1)主要視窗 ( The Main Window )
此為應用程式主要視窗，可以開啟與停止相關的追蹤與紀錄，並且建 立相關模型。
(2)控制視窗 ( The Control Window )
顯示狀態資訊，並允許使用者變更目前模型的控制設定、變更紀錄選 項、更新攝影機設定與調校。
(3)視訊視窗 ( The Video Window ) 顯示攝影機影像與追蹤時的影像疊合。
(4)世界模型視窗 ( The World Model Window )
允許使用者依照實驗條件編輯世界模型，並且在追蹤時顯示三維頭部 模型的凝視、專注與頭部位置資訊。
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2.攝影機參數調校：
(1)攝影機的相交角度的點是兩個攝影機中心軸相交的點，需調整焦距及 傾斜角度改變攝影機視角，以找出受測者距離。
(2)使用量尺量測 IR Pod 1、IR Pod2 ( 電腦螢幕上方 ) 到原點相對座 標值(X,Y,Z)，並將資料輸入faceLab系統。
3.編輯追蹤模型：
(1)頭部追蹤模式設定：
目前可編輯Front Only、Full Head兩種模型，頭部轉動不大的場合(左 右各約30度內)即可以適用 Front Only模型，否則要設定Full Head 模型。
(2)人臉特徵點編輯：
a.擷取影像：
將頭部置於攝影機聚合點位置，眼睛直視正前方，頭部保持垂直，臉 部保持輕鬆，準備完成後，按下 Take Snapshot鍵，完成影像擷取。
b.人臉特徵點編輯：
完成影像擷取後，faceLab會自動選取參考點，但需要進一步使用滑 鼠，以拖拉參考點的方式進行手動微調，以確保其準確性。
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c.眼睛追蹤參數調校：
包括調整 Pupil Radius 、 Iris Radius、 Eye Opening 參數，使影 像中的瞳孔與虹膜匹配。並進行凝視調校後，觀察Yaw、Pitch、Gaze Quality等追蹤品質。
4.編輯世界模型：
(1)目的：將頭部正面與凝視方向的資料與電腦畫面重疊。
(2)建立世界模型：
a.在 World Window 中，選取 File – New。此時畫面上會出現包含攝影 機與螢幕的世界模型。
b.使用捲尺量測電腦螢幕的尺寸，將其數據填入 World Window 右邊的 Size 編輯區。
c.將螢幕的解析度填入Resolution編輯區。
d.將可視區的座標填入 Screen Visibility Position編輯區 (3)世界模型追蹤調校：
a.選取 World Model Window 的 Options – Display Screen
Intersections此時會彈出一個全螢幕的畫面：綠方塊表示頭部向量與 螢幕相交處，紅圓點表示凝視向量與螢幕相交處。
b.按下＂空白鍵＂ 開始調校螢幕。此時螢幕會出現白圓點，用眼睛凝視
圖 3-2.5 眼球追蹤品質報告 圖 3-2.4 世界模型追蹤畫面
圓點出現的位置，完成後出現追蹤品質報告。5.開啟GazeTracker軟體
(a)GazeTracker軟體有Still Image模式（靜態圖片）、Sofware Application
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圖 3-2.6 眼球訊號紀錄畫面
6.擷取並紀錄眼球訊號開啟facelab軟體之 Control Window 並選 Logging 標籤，同時 GazeTracker軟體之Gaze Tracker視窗按下紀錄鍵後，開始紀錄。
圖 3-2.7 數位眼球追蹤系統紀錄資料
7.實驗結果計算分析開啟facelab軟體之Log資料分析工具可以將實驗過程資料轉換為文字檔及 圖形檔儲存，包括頭部、眼球、世界模型、人臉特徵點等資料。
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本研究在問卷設計上採用名目尺度(Nominal Scale)方式進行，此 名目尺度總共區分為由「非常疲勞」、「疲勞」、「普通」、「舒適」、「非