Hinter dem Begriff Wearable Computing stehen tragbare Computersysteme, die der Mensch beispielsweise als Brille, Armbanduhr, Gürtel oder Kleidungsstück am Körper trägt. Diese tragbaren Computer werden aber nicht, wie sonst bei Computersystemen üblich, aktiv und direkt vom Träger bedient. Sie unterstützen vielmehr Alltagstätigkeiten, etwa im Sinne eines intelligenten Navigationssystems, einer leicht bedienbaren Benutzerschnittstelle oder der medizinischen Langzeitüberwachung.

Potentialänderungen bei Augenbewegungen

Andreas Bulling entwickelt im Rahmen seiner Doktorarbeit einen Wearable Eye Tracker. Die spezielle, mit zusätzlichen Sensoren ausgestattete Brille zeichnet die Augenbewegungen seines Trägers auf. Diese Aufzeichnung basiert auf dem Prinzip der Elektrookulografie (EOG). Ein Verfahren, das seit mehr als 30 Jahren bekannt ist und bei dem – ähnlich dem Elektrokardiogramm (EKG) - mit Hilfe von Elektroden die Bewegungen der Augen gemessen werden. Die Aufzeichnung erfolgt heutzutage in der Praxis oder Klinik mit einem stationären Gerät und muss üblicherweise vom Arzt von Hand ausgewertet werden.

Der ETH-Forscher entwickelte nun im Rahmen mehrerer Studienprojekte den Wearable Eye Tracker, der das herkömmliche EOG dereinst ersetzen könnte und darüber hinaus noch weitere Anwendungen ermöglicht. Der Wearable Eye Tracker ist in der Lage, die Augenbewegung mobil aufzuzeichnen. Dabei werden über die Elektroden, die in einem Brillengestell integriert sind, elektrische Potentialänderungen gemessen, die durch die Augenbewegung verursacht werden. Im Gegensatz zur stationären EOG kann die Brille dies jedoch bis zu acht Stunden lang, ohne an das Stromnetz angeschlossen zu sein. Auch die Datenspeicherung erfolgt direkt auf dem Gerät. Der Träger kann sich zudem ganz normal im täglichen Leben bewegen. In Zukunft soll die Brille auch automatisch erkennen, in welcher Umgebung sich die Person gerade befindet und welche Tätigkeit sie ausübt. Die Brille muss dazu auf bereits aufgezeichnete und analysierte Daten zurückgreifen, um diese Aktivitäten und Umgebungen erkennen zu können.

Weitere Sensoren zur Signalkorrektur

Die durch die Augenbewegungen erzeugten Potentialänderungen werden über Kabel, die ebenfalls in die Brille integriert sind, an ein etwa kreditkartengrosses Gerät übertragen, das man zum Beispiel am Arm oder in der Hosentasche tragen kann. "Die Entwicklung des Eye Trackers erforderte zuerst die Hardware-Konzeption der Brille und des tragbaren Gerätes zur Aufzeichnung der EOG-Signale. Im nächsten Schritt musste dann eine Software entwickelt werden, die diese Signale in Echtzeit aufbereiten und direkt analysieren kann", erklärt Andreas Bulling. Dabei müsse das Gerät auch in der Lage sein, gegebenenfalls Korrekturen an den Signalen vorzunehmen. Beispielsweise verändere unterschiedliches Umgebungslicht die Pupillenweite, was Einfluss auf das EOG-Signal habe. Auch Körperbewegungen, wie etwa Gehen oder Laufen, verändern das Signal. Deshalb wurden ausserdem ein Licht- und ein Beschleunigungssensor in die Brille integriert, mit denen die Signale entsprechend korrigiert werden können.

Ein erster, funktionsfähiger Prototyp des Eye Trackers liegt vor und wird momentan getestet und um neue Funktionalitäten erweitert. Eine Zürcher Industriedesignfirma arbeitet daneben an einer Weiterentwicklung der Brille. Vergangenen Oktober meldete der Forscher seine Erfindung zum Patent beim Europäischen Patentamt an und sucht nun nach Lizenznehmern aus der Medizinbranche oder der Spieleindustrie. Zur Demonstration des Systems wurde ein interaktives Computerspiel entwickelt, bei dem auf dem Bildschirm dargestellte, unterschiedlich schwere Augengesten nachgemacht werden müssen. Werden diese richtig durchgeführt, wird der nächste Spiellevel erreicht.