そろそろハロウィンに向けて準備に取り掛かっておりまして。
去年は家族の半数が体調不良で何もできなかったので今年こそはと気合入っております！ 👿

↓一昨年のハロウィンの様子。

ハロウィン仮装 LED装飾に挑戦！

ハロウィンへの試作としましてLED目ん玉を本物の目の動きに追従させたら面白いかなと思い、今回はアイトラッキングに挑戦しました！
↓LED目ん玉は3年前のハロウィンのときに作りました。このときは曲げセンサやボリュームで目を動かしました。

LED目ん玉

LEDテープ NeoPixel 68セルをザルに貼り付けて黒く塗って目ん玉にしています。

LEDテープの配置は以下の通りで1筆書きで信号線は1本で制御しています。

センシング – アイトラッキング –

構成

アイトラッキングにはフォトリフレクタ QTR-1A を2個使用しました。

部品

Arduino Pro Mini 5V 16MHz
Adafruit Pro Trinket バッテリーモジュール
リチウムイオンポリマー電池110mAh
LEDテープ NeoPixel

　
フォトリフレクタ QTR-1A

センサ

フォトリフレクタ QTR-1A は目の幅くらいに離してプラ板に配置。

フォトリフレクタ部、マイコン部はそれぞれクリップでメガネに固定しました。

Arduinoコード

黒目が一方のセンサに近づくと反射光が減ってセンサ値が増加し、反対に黒目が遠ざかると反射光が増えてフォトリフレクタのセンサ値が減少する。

LED目ん玉の瞳の左右動作は一方のセンサ値の増減をセンシングして制御しています。

瞬きのときは両方のセンサ値が減少するので、2つのセンサ値が同時に減少するとLED目ん玉のまぶたが下がります。

#include <QTRSensors.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define NUM_SENSORS             2  // number of sensors used
#define NUM_SAMPLES_PER_SENSOR  10  // average 4 analog samples per sensor reading
#define EMITTER_PIN             QTR_NO_EMITTER_PIN  // emitter is controlled by digital pin 2

int iniSensorValL, sensorValL;
int iniSensorValR, sensorValR;
 
#define PIN A3
 
Adafruit_NeoPixel led = Adafruit_NeoPixel(68, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
 
int blackNum = 24;
int pupilNum = 12;
 
uint32_t color;
int brightness = 40;
byte eyeColor;
 
int LR =7;
boolean lid = false;
int cnt = 0;
 
//Black eye L&R animation
int blackLED[15][24] = {{12,32,35,55,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {12,13,31,36,54,55,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {11,13,14,30,37,53,54,56,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {10,11,14,15,29,38,52,53,56,57,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        { 9,10,11,12,15,16,28,33,34,39,51,52,55,56,57,58,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        { 0, 8, 9,10,11,12,13,16,17,27,32,35,40,50,51,54,55,56,57,58,59,67,68,68},
                        { 0, 1, 7, 8, 9,10,13,14,17,18,26,31,36,41,49,50,53,54,57,58,59,60,66,67},
                        { 1, 2, 6, 7, 8, 9,14,15,18,19,25,30,37,42,48,49,52,53,58,59,60,61,65,66},
                        { 2, 3, 5, 6, 7, 8,15,16,19,20,24,29,38,43,47,48,51,52,59,60,61,62,64,65},
                        { 3, 4, 5, 6, 7,16,17,20,21,23,28,39,44,46,47,50,51,60,61,62,63,64,68,68},
                        { 4, 5, 6,17,18,21,22,27,40,45,46,49,50,61,62,63,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        { 4, 5,18,19,26,41,48,49,62,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        { 4,19,20,25,42,47,48,63,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {20,21,24,43,46,47,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {21,23,44,46,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68}};
 
//pupil L&R animation
int pupilLED[15][12] = {{33,34,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {32,33,34,35,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {12,31,32,33,34,35,36,55,68,68,68,68},
                        {12,13,30,31,32,33,34,35,36,37,54,55},
                        {13,14,29,30,31,32,35,36,37,38,53,54},
                        {14,15,28,29,30,31,36,37,38,39,52,53},
                        {15,16,27,28,29,30,37,38,39,40,51,52},
                        {16,17,26,27,28,29,38,39,40,41,50,51},
                        {17,18,25,26,27,28,39,40,41,42,49,50},
                        {18,19,24,25,26,27,40,41,42,43,48,49},
                        {19,20,23,24,25,26,41,42,43,44,47,48},
                        {20,21,22,23,24,25,42,43,44,45,46,47},
                        {21,22,23,24,43,44,45,46,68,68,68,68},
                        {22,23,44,45,68,68,68,68,68,68,68,68},
                        {22,45,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68}};
 
//Blink animation
int eyelid = 0;
int eyelidNum[8] = {0,4,8,16,24,34,44,56};
int eyelidLED[56] = {64,65,66,67,58,59,60,61,56,57,62,63,49,50,51,52,47,48,53,54,38,39,40,41,46,55,36,37,42,43,26,27,28,29,35,44,24,25,30,31,15,16,17,18,34,45,23,32,13,14,19,20,6,7,8,9};
 
QTRSensorsAnalog qtra((unsigned char[]) {0, 1}, NUM_SENSORS, NUM_SAMPLES_PER_SENSOR, EMITTER_PIN);
unsigned int sensorValues[NUM_SENSORS];

void blink(int eyelid, int LR) {
  if (eyelid != 8){
    //白目
    for(uint16_t i=0; i<led.numPixels(); i++) {
      led.setPixelColor(i, led.Color(66, 66, 66));
    }
    
    //黒目
    for(uint16_t i=0; i<blackNum; i++) {
      led.setPixelColor(blackLED[LR][i], color);
    }
    
    //瞳孔
    for(uint16_t i=0; i<pupilNum; i++) {
      led.setPixelColor(pupilLED[LR][i], led.Color(0, 0, 66));
    }
 
    //まぶた
    for(int i=0; i < eyelidNum[eyelid]; i++) {
      led.setPixelColor(eyelidLED[i], 0);
    }
  } else if (eyelid == 8){
    led.clear();
  }
  led.show();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  led.begin();
  led.setBrightness(brightness); // Initial Brightness 40
  led.show(); // Initialize all pixels to 'off'
  
  color = led.Color(0, 177, 55); //pupil color

  delay(100);
  qtra.read(sensorValues);
  iniSensorValL = sensorValues[0];
  iniSensorValR = sensorValues[1];

  blink(eyelid, LR);
}

void loop() {
  //フォトリフレクタ値取得
  qtra.read(sensorValues);
  sensorValL = sensorValues[0];
  sensorValR = sensorValues[1];
  
  double rasioL = (double)sensorValL / iniSensorValL;
  double rasioR = (double)sensorValR / iniSensorValR;

  Serial.print(rasioL);
  Serial.print("  ");
  Serial.println(rasioR);
  

  //黒目が遠ざかると反射光が増えてセンサ値が減少する
  if(rasioL > 0.985 && rasioR < 0.985){ //右
    for(int i = LR; i < 12; i++){
      blink(0, i);
      delay(40);
      LR = i;
    }
    Serial.println("右");
  }else if(rasioL < 0.985 && rasioR > 0.985){ //左
    for(int i=LR; i>2; i--){
      blink(0, i);
      delay(40);
      LR = i;
    }
    Serial.println("左");
  }else if(lid == false && rasioL < 0.96 && rasioR < 0.96){ //瞬き閉じ動作
    for(int i = 1; i < 9; i++){
      blink(i, LR);
      delay(40);
      lid = true;
    }
    Serial.println("瞬き閉じ動作");
  }else if(lid == true && rasioL > 0.96 && rasioR > 0.96){ //瞬き開き動作
    for(int i = 8; i > 0; i--){
      blink(i, LR);
      delay(40);
      lid = false;
    }
    Serial.println("瞬き開き動作");
  }else if(lid == false && rasioL > 0.96 && rasioR > 0.96) {   //通常時
    //cnt++;
    //eyelid = 0;
    if(LR <= 7){
      for(int i=LR; i<=7; i++){
        blink(0, i);
        delay(40);
        LR = i;
      }
    }else {
      for(int i=LR; i>=7; i--){
        blink(0, i);
        delay(40);
        LR = i;
      }
    }
    Serial.println("通常時");
  }

  //初期値リフレッシュ
  if (cnt > 10){
    iniSensorValL = sensorValL;
    iniSensorValR = sensorValR;
    cnt = 0;
  }
}

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#include <QTRSensors.h>

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define NUM_SENSORS 2 // number of sensors used

#define NUM_SAMPLES_PER_SENSOR 10 // average 4 analog samples per sensor reading

#define EMITTER_PIN QTR_NO_EMITTER_PIN // emitter is controlled by digital pin 2

int iniSensorValL, sensorValL;

int iniSensorValR, sensorValR;

#define PIN A3

Adafruit_NeoPixel led = Adafruit_NeoPixel(68, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

int blackNum = 24;

int pupilNum = 12;

uint32_t color;

int brightness = 40;

byte eyeColor;

int LR =7;

boolean lid = false;

int cnt = 0;

//Black eye L&R animation

int blackLED[15][24] = {{12,32,35,55,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{12,13,31,36,54,55,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{11,13,14,30,37,53,54,56,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{10,11,14,15,29,38,52,53,56,57,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{ 9,10,11,12,15,16,28,33,34,39,51,52,55,56,57,58,68,68,68,68,68,68,68,68},

{ 0, 8, 9,10,11,12,13,16,17,27,32,35,40,50,51,54,55,56,57,58,59,67,68,68},

{ 0, 1, 7, 8, 9,10,13,14,17,18,26,31,36,41,49,50,53,54,57,58,59,60,66,67},

{ 1, 2, 6, 7, 8, 9,14,15,18,19,25,30,37,42,48,49,52,53,58,59,60,61,65,66},

{ 2, 3, 5, 6, 7, 8,15,16,19,20,24,29,38,43,47,48,51,52,59,60,61,62,64,65},

{ 3, 4, 5, 6, 7,16,17,20,21,23,28,39,44,46,47,50,51,60,61,62,63,64,68,68},

{ 4, 5, 6,17,18,21,22,27,40,45,46,49,50,61,62,63,68,68,68,68,68,68,68,68},

{ 4, 5,18,19,26,41,48,49,62,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{ 4,19,20,25,42,47,48,63,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{20,21,24,43,46,47,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{21,23,44,46,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68}};

//pupil L&R animation

int pupilLED[15][12] = {{33,34,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68},

{32,33,34,35,68,68,68,68,68,68,68,68},

{12,31,32,33,34,35,36,55,68,68,68,68},

{12,13,30,31,32,33,34,35,36,37,54,55},

{13,14,29,30,31,32,35,36,37,38,53,54},

{14,15,28,29,30,31,36,37,38,39,52,53},

{15,16,27,28,29,30,37,38,39,40,51,52},

{16,17,26,27,28,29,38,39,40,41,50,51},

{17,18,25,26,27,28,39,40,41,42,49,50},

{18,19,24,25,26,27,40,41,42,43,48,49},

{19,20,23,24,25,26,41,42,43,44,47,48},

{20,21,22,23,24,25,42,43,44,45,46,47},

{21,22,23,24,43,44,45,46,68,68,68,68},

{22,23,44,45,68,68,68,68,68,68,68,68},

{22,45,68,68,68,68,68,68,68,68,68,68}};

//Blink animation

int eyelid = 0;

int eyelidNum[8] = {0,4,8,16,24,34,44,56};

int eyelidLED[56] = {64,65,66,67,58,59,60,61,56,57,62,63,49,50,51,52,47,48,53,54,38,39,40,41,46,55,36,37,42,43,26,27,28,29,35,44,24,25,30,31,15,16,17,18,34,45,23,32,13,14,19,20,6,7,8,9};

QTRSensorsAnalog qtra((unsigned char[]) {0, 1}, NUM_SENSORS, NUM_SAMPLES_PER_SENSOR, EMITTER_PIN);

unsigned int sensorValues[NUM_SENSORS];

void blink(int eyelid, int LR) {

if (eyelid != 8){

//白目

for(uint16_t i=0; i<led.numPixels(); i++) {

led.setPixelColor(i, led.Color(66, 66, 66));

}

//黒目

for(uint16_t i=0; i<blackNum; i++) {

led.setPixelColor(blackLED[LR][i], color);

}

//瞳孔

for(uint16_t i=0; i<pupilNum; i++) {

led.setPixelColor(pupilLED[LR][i], led.Color(0, 0, 66));

}

//まぶた

for(int i=0; i < eyelidNum[eyelid]; i++) {

led.setPixelColor(eyelidLED[i], 0);

}

} else if (eyelid == 8){

led.clear();

}

led.show();

}

void setup() {

Serial.begin(115200);

led.begin();

led.setBrightness(brightness); // Initial Brightness 40

led.show(); // Initialize all pixels to 'off'

color = led.Color(0, 177, 55); //pupil color

delay(100);

qtra.read(sensorValues);

iniSensorValL = sensorValues[0];

iniSensorValR = sensorValues[1];

blink(eyelid, LR);

}

void loop() {

//フォトリフレクタ値取得

qtra.read(sensorValues);

sensorValL = sensorValues[0];

sensorValR = sensorValues[1];

double rasioL = (double)sensorValL / iniSensorValL;

double rasioR = (double)sensorValR / iniSensorValR;

Serial.print(rasioL);

Serial.print(" ");

Serial.println(rasioR);

//黒目が遠ざかると反射光が増えてセンサ値が減少する

if(rasioL > 0.985 && rasioR < 0.985){ //右

for(int i = LR; i < 12; i++){

blink(0, i);

delay(40);

LR = i;

}

Serial.println("右");

}else if(rasioL < 0.985 && rasioR > 0.985){ //左

for(int i=LR; i>2; i--){

blink(0, i);

delay(40);

LR = i;

}

Serial.println("左");

}else if(lid == false && rasioL < 0.96 && rasioR < 0.96){ //瞬き閉じ動作

for(int i = 1; i < 9; i++){

blink(i, LR);

delay(40);

lid = true;

}

Serial.println("瞬き閉じ動作");

}else if(lid == true && rasioL > 0.96 && rasioR > 0.96){ //瞬き開き動作

for(int i = 8; i > 0; i--){

blink(i, LR);

delay(40);

lid = false;

}

Serial.println("瞬き開き動作");

}else if(lid == false && rasioL > 0.96 && rasioR > 0.96) { //通常時

//cnt++;

//eyelid = 0;

if(LR <= 7){

for(int i=LR; i<=7; i++){

blink(0, i);

delay(40);

LR = i;

}

}else {

for(int i=LR; i>=7; i--){

blink(0, i);

delay(40);

LR = i;

}

Serial.println("通常時");

}

//初期値リフレッシュ

if (cnt > 10){

iniSensorValL = sensorValL;

iniSensorValR = sensorValR;

cnt = 0;

}

動作

瞳孔動向センシング#LED #Arduino #メガネ pic.twitter.com/WVMU07KPE6

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) 2018年9月15日

簡単な構成でアイトラッキングが実現できました！わーい 😆
これをうまいこと利用してハロウィンに向けて制作すすめます！

いざトリック・オア・トリート！

追記

18/9/25

Adafruit様のブログで紹介いただきました！

Eye Motion Tracking with #NeoPixel Eye Ball #ArtTuesday

Adafruit Industries - Makers, hackers, artists, designers and engineers!

19/1/3

Make:の公式YouTubeチャンネルで紹介いただきました！

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LED目ん玉

センシング – アイトラッキング –

構成

部品

センサ

Arduinoコード

動作

追記

18/9/25

19/1/3

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