eyeMario – 利用眼球運(yùn)動(dòng)控制電子游戲

　　概覽

　　本項(xiàng)目的目的是為了僅利用眼球運(yùn)動(dòng)控制任天堂游戲機(jī)（Nintendo Entertainment System）。因此，需要使用稱之為眼動(dòng)電圖描記法（EOG）的技術(shù)讀取眼睛位置，并且通過與NES標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口，模擬游戲控制器。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)任務(wù)要求的多樣性，選擇National Instruments的 Singleboard RIO作為系統(tǒng)控制器。

　　概述

　　本項(xiàng)目的目的是為了僅利用眼球運(yùn)動(dòng)控制任天堂游戲機(jī)。因此，需要使用稱之為眼動(dòng)電圖描記法（EOG）的技術(shù)讀取眼睛位置，并且通過與NES標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口，模擬游戲控制器。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)任務(wù)要求的多樣性，選擇National Instruments的 Singleboard RIO作為系統(tǒng)控制器。

　　系統(tǒng)概述

　　位于臉上眼睛周圍的電極把較小的電信號(hào)輸入至在NI Singleboard RIO 子卡上定制的隔離模擬輸入電路。所有處理過程在NI Singleboard RIO上完成并且信息以數(shù)字形式回傳至控制任天堂游戲機(jī)的子卡上。

　　電極

　　電極用于探測出現(xiàn)在眼睛內(nèi)的非常小的電信號(hào)?；F盧實(shí)驗(yàn)室（Waterloo Labs）團(tuán)隊(duì)使用Ambu Blue Sensor N 濕式電極。通過使用濕式電極，導(dǎo)電材料被用于減低皮膚的電阻并且提高導(dǎo)電性。

　　這些電極按照菱形圖案放置在眼睛的周圍，使用眼動(dòng)電圖描記法（EOG）檢測眼睛當(dāng)前位置。通過獲取水平電極和垂直電極之間的電壓差，確定眼睛的位置。另外，把接地參考電極放置在頸部，用于過濾掉所有與眼睛位置無關(guān)的基本生物電活動(dòng)。

　　隔離電路

　　如上所述，使用濕式電極降低皮膚的自然電阻，提高導(dǎo)電性。不幸的是，這在改進(jìn)測量的同時(shí)，也會(huì)削弱人體對外部電擊，如測量電路的浪涌的防御力。為了防止測試對象遭受可能出現(xiàn)的致命電擊，所以使用隔離電路。

　　NI Singleboard RIO

　　在信息通過隔離模擬輸入電路被數(shù)字化之后，信息會(huì)傳遞給NI Singleboard RIO，以供分析。RIO上的FPGA最初會(huì)獲取信息，然后通過DMA轉(zhuǎn)移至內(nèi)置實(shí)時(shí)控制器（Real Time Controller）進(jìn)行處理。

　　然后，把水平和垂直眼睛位置信號(hào)與預(yù)置閾值做比較。如果測量的信號(hào)超過閾值，會(huì)觸發(fā)控制器指令并且送回至子卡，以控制任天堂游戲機(jī)。例如，如果測試對象明顯看向左邊，與左邊按下的按鈕對應(yīng)的數(shù)字線路會(huì)起作用并且分配給子卡，從而傳送到游戲機(jī)。

　　任天堂

　　任天堂控制器基本上是一個(gè)串行連接8條數(shù)據(jù)線的移位寄存器，每條數(shù)據(jù)線都與控制器上的一個(gè)按鈕對應(yīng)。所有這些都通過往返任天堂游戲機(jī)的信號(hào)（例如鎖存器和時(shí)鐘信號(hào)）完成。通過在子卡上進(jìn)行重新構(gòu)建并且用數(shù)字線路替代控制器按鈕，團(tuán)隊(duì)可以成功控制任天堂游戲機(jī)。