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@RyoyaHase(長谷 良夜)

Tobii Eye Tracker 4cを使ってVisual Studioで視線座標，目の位置座標，頭の位置座標と回転座標を取得する．

Last updated at Posted at 2020-10-03

はじめに

ゲーム用で安価なTobii Eye Tracker 4Cを使って視線座標，目の位置座標，頭の位置座標と回転座標を取得して，簡単なゲームなどのソフト開発を行う．商用で使う場合には別途ライセンスが必要なため注意が必要．

なぜか開発用のストリームエンジンライブラリ：StreamEngine libraryが本当に見つけづらい．色々と面白い開発ができそうなので紹介する．

使用機材
Tobii Eye Tracker 4C　：約45000円

環境
Windows10
Visual Studio professional 2015/2017 ：動作確認済み
Win32コンソールアプリケーション

前提としてVisual Studioでの開発ができる．

初回の作業として

1．Tobii Eye Tracker 4Cのセットアップ
2．開発用のストリームエンジンライブラリをダウンロード

プロジェクトの作成として

3．インクルードを設定

実際に使ってみる

4．データを抜き出してみる

という流れ．

1. Tobii Eye Tracker 4Cのセットアップ

ダウンロードサイトからtobii EYETRACKINGを選択し，デバイスはTobii Eye Tracker 4Cを選んでDownloadを押す．

01-1.jpg
01-2.jpg

細かい設定は省略，基本的にはTobii Eye Tracker 4Cを挿して指示通りに設定する．

2. 開発用のストリームエンジンライブラリをダウンロード

tobii/developer zone内の

Consumer Eye Trackers
↓
Stream Engine
↓
Getting Startedにアクセス．

ページ下部のDownload for Windowsから
Stream Engine x.x.x for Windows x86
をダウンロードする．

1.1系，2.1系，4.1系で動作確認済み．
01-3.jpg

3．インクルードを設定

Stream Engine x.x.x for Windows x86をVisual Studioのプロジェクト内に解凍する

プロジェクト名\プロジェクト名\consumer_stream_engine_windows_x.x.x.xとする．

ここでは
Tobii4c\Tobii4c\stream_engine_windows_x86_4.1.0.3
としている．

02-1.jpg

Visual Studioのプロジェクトプロバディから，
C/C++の全般タブから
追加のインクルードディレクトリに
$(SolutionDir)\tobii4c\stream_engine_windows_x86_4.1.0.3\include\tobii;%(AdditionalIncludeDirectories)
を追加．
バージョンによって若干違うが，tobii.hがフォルダ内にあればok．

03-1.jpg

リンカーの全般タブから
追加のライブラリディレクトリに
$(SolutionDir)\tobii4c\stream_engine_windows_x86_4.1.0.3\lib\tobii;%(AdditionalLibraryDirectories)
を追加．
バージョンによって若干違うが，tobii_stream_engine.libとtobii_stream_engine.dllがフォルダ内にあればok．

03-2.jpg

リンカーの入力タブから
tobii_stream_engine.lib
を追加する．

03-3.jpg

Tobii4c\Tobii4c\stream_engine_windows_x86_4.1.0.3\lib\tobii
の中にあるtobii_stream_engine.libをソリューション内のフォルダに置く．

03-4.jpg

これで準備は完了．

4．データを抜き出してみる

計測前には1.でインストールしたTobiiのアプリからキャリブレーションを行ってから計測する．（個人差が大きいので面倒だがしっかりと設定する．）

プログラムの流れとしては，

デバイスの呼び出し
↓
取りたいデータを有効化
↓
デバイスを呼び出し（有効化したデータが取得される）
↓
デバイスを初期化して終了

計測範囲外のときは-1をデータとして入力しています．

Git Hubにもサンプルコードをアップしています．

main.c
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>

#include <tobii.h>
#include <tobii_streams.h>


/*VSでfopenを使うためのおまじない*/
#pragma warning(disable: 4996)

//ファイル作成用ポインタ
static FILE *fp_tobii_eye, *fp_tobii_eyep, *fp_tobii_headp;

//各データ格納用変数
int eyedata;
int eyepositiondata_left, eyepositiondata_right;
double wink_left, wink_right;
int headpositiondata;


//頭のポジション
void head_pose_callback(tobii_head_pose_t const* head_pose, void* user_data)
{
    if (head_pose->position_validity == TOBII_VALIDITY_VALID) {
        fprintf(fp_tobii_headp, "Position:,%f,%f,%f,",
            head_pose->position_xyz[0],
            head_pose->position_xyz[1],
            head_pose->position_xyz[2]);

        if (headpositiondata == 0) {
            headpositiondata = 1;
        }
    }
    else {
        fprintf(fp_tobii_headp, "Position:,-1,-1,-1,");

        if (headpositiondata == 1) {
            headpositiondata = 0;
        }
    }

    if (head_pose->position_validity == TOBII_VALIDITY_VALID) {
        fprintf(fp_tobii_headp, "Rotation:,%f,%f,%f\n",
            head_pose->rotation_xyz[0],
            head_pose->rotation_xyz[1],
            head_pose->rotation_xyz[2]);
    }
    else {
        fprintf(fp_tobii_headp, "Rotation:,-1,-1,-1\n");
    }

}


//目の位置
void eye_position_callback(tobii_eye_position_normalized_t const* eye_pos, void* user_data)
{
    if (eye_pos->left_validity == TOBII_VALIDITY_VALID) {
        fprintf(fp_tobii_eyep, "Left:,%f,%f,%f,",
            eye_pos->left_xyz[0],
            eye_pos->left_xyz[1],
            eye_pos->left_xyz[2]);
    }
    else {
        fprintf(fp_tobii_eyep, "Left:,-1,-1,-1,");
        if (eyepositiondata_left == 1) {
            eyepositiondata_left = 0;
        }
    }

    if (eye_pos->right_validity == TOBII_VALIDITY_VALID) {

        fprintf(fp_tobii_eyep, "Right:,%f,%f,%f\n",
            eye_pos->right_xyz[0],
            eye_pos->right_xyz[1],
            eye_pos->right_xyz[2]);

    }
    else {
        fprintf(fp_tobii_eyep, "Right:,-1,-1,-1\n");
        if (eyepositiondata_right == 1) {
            eyepositiondata_right = 0;
        }
    }


}


//視線計測
static void gaze_point_callback(tobii_gaze_point_t const* gaze_point, void* user_data)
{
    double x, y;
    if (gaze_point->validity == TOBII_VALIDITY_VALID) {
        fprintf(fp_tobii_eye, "%f,%f\n",
            gaze_point->position_xy[0],
            gaze_point->position_xy[1]);

        x = double(gaze_point->position_xy[0]);
        y = double(gaze_point->position_xy[1]);


    }
    else {
        fprintf(fp_tobii_eye, "-1,-1\n");
    }

}


static void url_receiver(char const* url, void* user_data)
{
    char* buffer = (char*)user_data;
    if (*buffer != '\0') return; // only keep first value

    if (strlen(url) < 256)
        strcpy(buffer, url);
}


int tobii()
{
    /*ファイル用*/
    char filename[3][50];

    //ファイルを作成---------------------------------------------------
    sprintf(filename[0], "eye.csv");
    sprintf(filename[1], "eyep.csv");
    sprintf(filename[2], "headp.csv");
    fp_tobii_eye = fopen(filename[0], "a");
    fp_tobii_eyep = fopen(filename[1], "a");
    fp_tobii_headp = fopen(filename[2], "a");
    //-----------------------------------------------------------------

    eyedata = 0;
    eyepositiondata_left = 0;
    eyepositiondata_right = 0;
    wink_left = 0;
    wink_right = 0;
    headpositiondata = 0;

    tobii_api_t* api;
    tobii_error_t error = tobii_api_create(&api, NULL, NULL);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);

    char url[256] = { 0 };
    error = tobii_enumerate_local_device_urls(api, url_receiver, url);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR && *url != '\0');

    tobii_device_t* device;
    error = tobii_device_create(api, url, TOBII_FIELD_OF_USE_INTERACTIVE, &device);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);

    //頭の位置計測を有効化
    error = tobii_head_pose_subscribe(device, head_pose_callback, 0);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);

    //目の位置計測を有効化
    error = tobii_eye_position_normalized_subscribe(device, eye_position_callback, 0);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);

    //目線の計測を有効化
    error = tobii_gaze_point_subscribe(device, gaze_point_callback, 0);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);


    //とりあえず100データぶん
    for (int i = 0; i <= 100; i++) {

        //計測を呼びだし（有効化したもの全部，結構重くなる）
        error = tobii_wait_for_callbacks(1, &device);
        assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR || error == TOBII_ERROR_TIMED_OUT);

        error = tobii_device_process_callbacks(device);
        assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);


    }

    //デバイスの初期化
    error = tobii_gaze_point_unsubscribe(device);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);

    error = tobii_device_destroy(device);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);

    error = tobii_api_destroy(api);
    assert(error == TOBII_ERROR_NO_ERROR);

    //エクセルデータをfclose処理（fcloseをしないとうまく書き出されないので注意）
    fclose(fp_tobii_eye);
    fclose(fp_tobii_eyep);
    fclose(fp_tobii_headp);

    return 1;

}

おまけ（とれるデータの話）

視線データはモニタ内に対して(0.0)から(1.1)の範囲でデータの書き出しを行っています．
結構高精度なのでゲームだけじゃなく様々なアプリケーション開発ができそうなのでぜひ試しに触ってみてください．
Web会議とかでうまく共有とかできないかな．．．

視線計測概要(日本語).jpg

有料版じゃないと取れないデータなどもあるので最新のAPIリファレンスを見て検討してみてください．

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