Aus Stino Webcam wird eine IR-Webcam

(NerdGyver für Arme, 2010)

Für eine Eyetracking Software, also eine Steuerung der Maus mit den Augen, benötigt man nicht nur spezielle Software. Viele kommerzielle Lösungen benötigen eine spezielle Hardware. Die ist teuer. :-C

Da hatte ich mal vor Jahren eine Webcam vom Wühltisch gekauft, vermutlich für 4,99 Euro. Das Bild war furchtbar, die Treiber für Windows. Wer billig kauft. Besser ich verliere kein Wort darüber.
Etwa 10 Jahre später war ich wieder einmal auf der Suche nach einer Augensteuerung.

Mir war nicht ganz klar wie es funktioniert. Ich hatte Anfangs eine Vermutung, das die Netzhaut eventuell etwas reflektieren würde, wie wir es bei dem "Rote Augen" Phänomen kennen. Aber das stellte sich im späteren Verlauf aus falsch heraus. Schaut es euch an.


Da sieht man keine Pupille, keine "Netzhaut".

Zumindest erschien es mir einleuchtend, dass die Technik nicht mit sichtbarem Licht funktionierte.
Denn das kann schnell ins Auge gehen. Lichtquellen gehen an und aus, oder verändern sich. UV Licht können wir Menschen nur bedingt ertragen, blieb also nur infrarotes Licht.

Um zu experimentieren habe ich als Infrarot Lichtquelle nur eine simple Fernbedienung genutzt. Ja. Ich hab nicht nur eine, aber ich suchte mir eine "alte" Fernbedienung heraus, in der Hoffnung dass ihre Lichtquelle stärker sei. Denn früher galt ja das Motto, viel hilft viel. Wie ich erwähnte habe ich nicht nur eine Webcam, sondern wegen des billig Kaufs, gleich zwei davon.

Die Webcam Dexxa V-UB2 funktioniert mit Ubuntu 9.10 (Koala Karmic) ohnehin nicht auf Anhieb. Darum war ich dann mal ganz mutig diese Gerät auseinander zu nehmen. Wie ich aus der Theorie wusste, muss dort in der Optik ein Infrarot Filter vorgesetzt sein. Die Sensoren einer Digitalkamera, Webkamera oder sonstiger digitalen Fotosensoren reagieren in der Regel sehr empfindlich auf infrarotes Licht. Tatsächlich fand ich auch ein kleines Stück transparentes Glas, auf dem etwas IR absorbierendes aufgedampft war.


Gut zu erkennen ist der grosse Sensor, der aber nur eine kleine aktive Fläche hat. Und das quadratische Stück Glas, auf dem etwas grünlich schimmert. Das ist der IR Filter.

Natürlich ist die Fassung der Optik mit der Kunstofflinse verklebt, doch bei der Dexxa Webcam ließ sich die Linse, mit etwas sanfter Gewalt und einem feinen Schraubendreher als Hebel, gut heraus-brechen.

Von dem Erfolg beflügelt, probierte ich das gleiche bei einem doppelt so teuren Modell. Einer Logitech Express xzy irgendwas. Auch etwa 6 Jahre alt und kein großer Verlust. Diese Webcam funktioniert auch mit Ubuntu (ja das ist Linux) ohne spezielle Treiber, wenn auch mit "bescheidener" Bildqualität. Das liegt vermutlich weniger an Linux, als daran dass die Treiber der Logitech Kamera das Bild ein wenig hin und her schubsen in der CPU bis das Bild hübsch aussieht. Mit Linux sieht man dann eher die ungeschönte Version. Das denke ich zumindest, kann mich aber auch irren. Doch schön kann jede. Ich wollte etwas anderes. Aufmachen und rein gucken.


Diese Dinger sind sehr robust, geeignet für Kinder oder mich.

Nun wollte ich die Optik zerlegen, wie ich es auch bei der Dexxa Webcam getan hatte. Beide sind sich sehr ähnlich. Jedoch ahnte ich nicht wie robust die Logitech Webcam verklebt war.

Schön zu sehen wie das Gewinde der Optik an die Platine angebracht ist um auch Grobmotoriker davon abzuhalten, durch drehen an dem fokussierungs Ring, das Innenleben praktisch durch den Wolf zu drehen.


Das wird jetzt zerlegt!

Und bist du nicht willig...

... gebrauch ich Gewalt!
Handarbeit für Techniksadisten.

Nun hatte Logitech gegen Streulicht eine Blende verklebt, dann die Linse verklebt und das ganze noch fest verklebt. Das wurde ein übles Gemurkse, das Gewinde bekam einige Schäden. Doch störte es mich wenig, denn der weiche Kunststoff wird danach einfach mit dem Fingernagel etwas zurecht gedrückt und später schneidet der härtere Kunststoff der Fassung das Gewinde wieder glatt.


Nachmachen auf eigene Gefahr! Die Webcam wird danach nie wieder so "nette" Bilder machen wie zuvor.

Vorsicht Kleinteile! Nicht schlucken oder durch die Nase...

Und die Theorie konnte dann erfolgreich in die Praxis umgesetzt werden. Auch hier fand ich einen IR Filter. Diesmal allerdings ein IR absorbierendes Glas, nicht nur aufgedampft. Das sind so die kleinen Qualitätsunterschiede. Rechteckig ist es bei beiden, denn alles was aus Glas ist und rund, ist sehr teuer.

Natürlich konnte ich das ganze Geraffel auch wieder zusammenbauen und es funktioniert. Die Helligkeit musste in den Einstellungen des Treibers drastisch reduziert werden. Das zusätzliche infrarote Licht lässt jedes Bild überbelichten. Also, Licht aus und Fernbedienung an...


Na, wird Licht?

Da alle Geräte und Einstellungen nicht gerade dem Wort "Perfekt" entsprechen musste ich das Raumlicht reduzieren und mich vorerst mit einem etwas unterbelichteten Zustand zufrieden geben.
Ich richtete die Fernbedienung meines CD Players auf mein Gesicht und drückte auf Eject!

So ging mir dann ein Licht auf. Für das Eyetracking wird das Gesicht ausgeleuchtet, dass es strahlt wie eine Glühbirne, und nur die Pupillen bleiben schwarz. Denn die Netzhaut reflektiert dieses Licht nicht.

Nochmal zum Vergleich:


Ein deutlicher Unterschied.

Eventuell gibt es noch andere Techniken und Ansätze, aber ich denke dies wird wohl der Weg sein wie die meisten Eyetrackingsysteme arbeiten. Mit einem schwarzen Punkt der verfolgt wird, weil er kein Licht reflektiert. Jetzt fehlt nur noch die passende Software. Das ist dann aber ein anderes Kapitel.

Natürlich kann diese Kamera nun als Nachtsichtgerät benutzt werden, wenn man eine ausreichend starke Fernbedienung zur Beleuchtung hat.

Wie eine Webcam eine Infrarotfernbedienung sieht, habe ich hier einmal festgehalten. Die Aufnahmen sind vor Sonnenaufgang im Winter gemacht, das Licht dass so strahlend in die hinteren Fenster scheint ist mit bloßem Auge ein eher düsterer, aschgrauer Wintermorgen. Die Fernbedienung die dort strahlt ist handelsüblich ohne Fusionsgenerator.


Da kommt was raus.

Mit blendenden Grüßen,
yours truly

Kommentare

Ein sehr schönes Experiment. Und auch sehr eindrucksvoll dargestellt.
BTW: In der Firma wo ich arbeite, nutzen wir zur 24h Kontrolle unserer hergestellten Infrarot-LEDs ebenfalls eine simple Webcam um zu sehen, ob der Lebensdauertest bestanden/überlebt wurde.

Zum Experiment: Es geht einen kleinen Schritt weiter, ich suche gerade nach günstigen IR Reflektoren und IR Leuchtmitteln.


Ich suche schon seit einiger Zeit, eine Möglichkeit, die Maus per Auge oder Kopfbewegung zu steuern. Doch damit ist das Problem das sich mir stellt noch nicht geloest. Man benötigt zu dem eine Software die einen Mausklick ausführt.

Der Junge für den ich bastel, kann seinen Kopf nur begrenzt ohne Spasmen bewegen. Seine Augen zu tracken hatten wir bei einer Probe von MyTobii erfolgreich getestet, aber die Krankenkasse scheint sich dagegen zu sträuben das einige tausend Euro teure Gerät und Software zu bezahlen.
MyTobii Hard und Software haben zudem gravierende Nachteile:

1.) Man ist auf den Hersteller und seinen Krankenkassen-Aufschlag angewiesen.
Unabhängigkeit für Menschen mit einer Behinderung sieht dann doch anders aus.

2.) Der Benutzer kann keinen anderen Computer nutzen.
Selbst bei einem "harmlosen" Defekt muss das Gerät erst eingesendet werden, oder man wartet auf einen Techniker. Die Hard und Software ist nicht übertragbar auf andere Computer. Nur qualifiziertes Personal (auf Rechnung der Kasse) darf daran herum werkeln.

3.) Das ist nicht normal!
Das Selbstbewusstsein des Jungen ist aufgrund seiner Behinderung nicht sonderlich groß. Ein "normaler" Computer, so wie ihn jeder hat, hilft seiner Psyche weit mehr als jedes "Extrawürstchen".

Schön geschrieben und ein interessantes Herangehen an den Test.
Es ist schön von Dir zu lesen. :)

LG,
Moki

btw: Kuck mal :) Ist so ne Art nachträglicher Weihnachtsbaum.. :)
klick (ohne Seuche)

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