Разбиране на проследяването на очите и как може да работи за вас: определения, показатели и приложения

Проследяването на очите е решаваща технология, която ни помага да разберем човешкото поведение и основните мисловни процеси. Неговите приложения са неограничени, както в научни изследвания, така и в търговска употреба.

Като цяло технологията за проследяване на очите и погледа предоставя безценна представа и възможности. За да разкрием неговата сложност, нека проучим основните въпроси на какво е проследяване на очите, как работи, и какви са приложенията му.

Какво е проследяване на очите?

Eye tracking enables измерване на движенията на очите, позициите на очите и точките на поглед through various technological processes. С други думи, проследяването на очите идентифицира и наблюдава човек визуално внимание по отношение на местоположение, обекти и продължителност.

Технологията за проследяване на очите често се споменава относно:

  • Измерване на мигащи модели
  • Идентифициране на това, което субектът игнорира/не гледа
  • Оценка на реакцията на зеницата при представяне на визуални/емоционални стимули
  • Улесняване на взаимодействието човек-компютър и машинно обучение.

Основи за проследяване на очите и погледа

Предпоставката, върху която е основана технологията за проследяване на очите, е:

Хората общуват чрез зрителен контакт. Предавайки точно този атрибут на компютрите, те ще могат да функционират по по-човешки начин. Click To Tweet

За да направят това, психолозите изучават подробно физиологията и анатомията на окото и когнитивните операции, свързани със зрителната система.

Анатомични аспекти

Мозъкът обработва изображения чрез светлочувствителни клетки в ретината. Тези пръчковидни и конусни клетки откриват светлина, която влиза през зеницата, и изпращат визуалните данни до мозъка.

Въпреки че в ретината има много по-малко конусовидни клетки, отколкото пръчковидни, първите позволяват на хората за да видите във висока разделителна способност и пълен цвят.

Eye Anatomy

Източник: служители на Blausen.com (2014). “Медицинска галерия на Blausen Medical 2014“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.

Конусните клетки са вътре фовеята, центърът на зрителното поле. Фовеята е областта с най-висока зрителна острота в окото, но е особено малка. Извън зоната на фовеалното зрение е периферната област, където яснотата намалява значително.

В резултат на това, за да обработи подробна визуална информация, представляваща интерес, окото трябва да се движи.

Компромисът от наличието на централно зрение с висока разделителна способност и периферно зрение с ниска разделителна способност е това, което позволява технологията за проследяване на очите като начало.

Движения на очите

Окото извършва редица движения, като вергенция или усукване. Въпреки това, най-подходящите, измерени чрез проследяване на очите, са фиксации, сакади, и плавно преследване.

Фиксации възникват, когато окото спре да събира визуални данни. Въпреки че продължителността на едно е силно променлива, колкото по-дълго е фиксирането, толкова повече визуална информация се обработва.

Сакади са бързи „скокове“, които окото извършва между фиксациите в статична среда. Окото се движи от един обект на интерес към друг с цел да придобие нови визуални данни с висока разделителна способност.

Поради изключителната скорост на сакадите зрението се потиска. По този начин те не са толкова значими при проследяването на погледа, колкото фиксациите. И все пак, те разкриват информация за хода на фиксациите и визуалното внимание.

Плавно преследване is the eye movement that takes place when looking at an object in motion and following it. As visual intake is possible during smooth pursuit, the movement is relevant for tracking eye movements. 

Размер на зеницата

Освен това, базираното на видео проследяване на погледа позволява измерване и анализ на размера на зеницата. За да получите точни данни за проследяване на зениците, средата трябва да бъде строго контролирана.

При неадекватни тестови условия, разширяването на зениците може да се наблюдава и наблюдава в резултат на:

  • Силни емоционални стимули
  • Остро внимание
  • Осветяване
  • Натоварване на работната памет

Визуално внимание

Most importantly, visual eye tracking улеснява изучаването на зрителното внимание.

Поради ограниченото естество на ресурсите за обработка на изображения, мозъкът избирателно избира съответната визуална информация въз основа на:

  • Интерес – съзнателното или несъзнателното решение да се погледне обект
  • Заобикаляща среда – елементи, открити чрез периферно зрение

В академичните среди изследването на зрителното внимание води до разбиране на механизмите на вниманието като цяло. Той хвърля светлина върху когнитивната обработка, която се извършва по време на изпълнението на дадена задача.

По същата причина проследяването на очите и анализът на вниманието са ценни и в сферата на търговските операции.

Проследяването на очите използва ли се за качествени или количествени изследвания?

В контекста на изследователските методи, проследяването на очите се използва както за качествени, така и за количествени изследвания.

Качествено изследване

Количествено изследване

Интерпретация на поведението Зависима променлива
Използваемост (UX/UI) A/B тестване
Ретроспективни интервюта Измерване на стимули 

Стандартно срещу 3D проследяване на очите

While standard limitations of eye tracking face a series of limitations, 3D eye tracking for depth sensors solves the challenges with the following solutions:

  • Широк обхват
  • Проследяване на няколко лица
  • 3D зрителна линия
  • Без калибриране
  • Software only (if eye tracking device integrates 3D camera)

По време на написването на това парче, Eyeware е единствената компания в света, която публично предлага търговско решение за проследяване на очите за 3D камери.

Eyeware софтуер за кодиране на 3D поглед в реално време GazeSense предлага лесно решение за получаване на количествени и качествени данни за проследяване на очите. Открийте тук как може да помогне на вашия бизнес, промишлени или изследователски начинания – gazesense.com.

 

Do you want to try webcam-only eye tracking right now? Download Eyeware Sense, our AI-powered webcam app with productivity and privacy features.

 

Как работи проследяването на очите?

Проследяването на очите работи чрез проследяване на позицията и движенията на очите ненатрапчиво. Източник на невидима близка инфрачервена или инфрачервена светлина осветява зеницата. По този начин се генерира отражение върху роговицата. След това инфрачервена камера ще запише това отражение, ще ограничи центъра на зеницата, ще изведе завъртането на очите и ще определи посоката на погледа.

In terms of PCCR eye tracking, Pupil Center Corneal Reflection (PCCR) is the formal term for the main method eye tracking uses, in which the pupil and corneal reflections are optically monitored.

Позицията на очите, точката на поглед и движенията на очите се изчисляват с помощта на усъвършенствани математически алгоритми.

След това записаната информация се превръща в необработени данни, които софтуерът за проследяване на очите впоследствие обработва. 

How Do Eye Trackers Work With Calibration

За да постигне прецизност и точност при проследяване на очите, потребителят трябва да вземе липса на подравняване между оптичната и визуалната ос под внимание. Докато оптичната ос е видимо измерима, местоположението на фовеята е отклонено с няколко градуса.

Visual And Optic Axes

Източник: Медицински речник на Дорланд за здравни потребители. (2007).

Това изисква корекция (калибриране), за да се гарантира, че позициите на зеницата и погледа са подравнени.

Преди да започне експеримент, системата калибрира, като наблюдава позициите на зеницата за една или повече предварително определени точки.

Данни

След изчисляване на точка на поглед, необработените данни се появяват под формата на XY координата. Координата XY показва къде на екрана гледа даден участник. След това проследяването на погледа извежда координати според скоростта на кадрите.

Софтуерните инструменти обикновено се използват за проследяване на очите и обработка на данни, а именно идентифициране на фиксации и сакади. Фиксациите често се показват като точки с размери, съответстващи на продължителността на движението. Сакадите са линиите, които свързват фиксиращите точки. 

Тези действия могат да помогнат за почистването на необработените данни преди генериране на визуализации:

  • Намалете плътността на шума
  • Подобрете прецизността
  • Приложете алгоритъм за класификация на движението на очите

Показатели и визуализации за данни за проследяване на очите Anaлизис

От статични до анимирани представяния, използване на проследяване на очите и проследяване на погледа разнообразие от показатели и визуализации за проверка събраните данни.

Фиксации

Заедно със сакадите, фиксациите създават a scanpath, т.е. пътят, който следват очите на субекта. Освен това проследяването на очите позволява измерването на:

  • Време до първото фиксиране (TTFF) – времето между началото на стимула и фиксирането в областта на интерес (AOI). Това дава представа за визуалното внимание.
  • Продължителност на първото фиксиране – общо време на първо фиксиране
  • Брой на фиксирането – колко фиксации са извършени в AOI
  • Средна продължителност на фиксиране – колкото по-висока е средната продължителност на фиксиране, толкова по-привлекателен е AOI за респондента
  • Последователности на фиксиране – се състои от място на фиксиране и време на фиксиране

Точки за поглед & pлотс

УайLe a gaze point разкрива къде гледа респондентът, графиката с поглед улеснява визуализирането на пътя за сканиране. Сюжетите на пътя на погледа изобразяват хронологичния ред, в който са извършени фиксациите и сакадите.

Обобщените графики за поглед се използват за оценка на сканираните пътеки на множество респонденти, за да се идентифицират в крайна сметка модели на поведение.

Области на интерес (AOI)

За оценка на различни показатели за фиксиране, областите на интерес (AOI) се използват за избор на конкретни региони в сцена.

Dim Eye Tracking Area Of Interest
Приглушена светлина – среда в автомобила
Bright Eye Tracking Area Of Interest
Силна светлина – офис среда

За разграничаване, AOI се начертават върху изображението около елементите, избрани за сравнение.

  • Съотношение – броят на участниците, които са се фокусирали върху AOI
  • Dwell време – колко време е прекарано в гледане на AOI, т.е. продължителност на наблюдението
  • Брой наблюдения – броят пъти, когато участник е посетил повторно AOI

Топлинни карти

Като инструмент за визуализация, топлинната карта илюстрира как се разпределят фиксациите и точките на поглед. Зелените, жълтите и червените тонове се използват за показване на плътността на точките на поглед в определени части на AOI.

Eye Tracking Heat Map Light
Пример за топлинна карта на бял фон
Eye Tracking Heat Map Dark Background
Пример за топлинна карта на черен фон

Проследяването на очите и топлинните карти работят на принципа, че повече фиксации се извършват в определена област, толкова по-червен ще бъде регионът.

Карти за фокус/непрозрачност

Карта на непрозрачността, алтака известна като фокусна карта, показва същата информация като топлинната карта, но по различен начин.

Вместо да обхване областите, получили най-много визуВнимание, карта на фокус/непрозрачност ги подчертава ясно. На свой ред местата с най-малко фиксации се затъмняват.

Мерки

Стандартната мерна единица при проследяване на очите е точките на поглед:

1 точка на поглед = 1 необработена проба за проследяване на очите

Например: честота на дискретизация 60 Hz = 60 отделни точки на поглед/секунда (1 точка на поглед/16,7 милисекунди)

Потребителското устройство за проследяване на очите има честота на дискретизация, която може да варира от 30 до 60 Hz. Специализираните за научни изследвания устройства могат да проследяват при около 120 Hz до 1000 Hz (а някои дори до около 2000 Hz).

Средните стойности на скоростта на движение на очите и честотата са:

  • Фиксиране
    • От 100 до над 600 милисекунди
    • Обичайна продължителност: 100-300 милисекунди
    • Типична честота: около 3 Hz
  • Сакада
    • От 20 до 120 милисекунди
    • Обичайна продължителност: 20-40 милисекунди
    • До 600-700 градуса/секунда
    • Типична честота: 4 пъти в секунда при честота около 4 Hz
  • Гладка преследване – до 30 градуса/секунда

Хардуер и софтуер: Инструменти за проследяване на погледа

Проследяването на очите и погледа се нуждаят от устройство за улавяне на информация и система за проследяването и обработката й, т.е. хардуер и софтуер.

Какво представлява софтуерът за проследяване на очите?

Въпреки че функциите варират от една марка до друга, обикновено има два типа софтуер, които трябва да се използват в стандартния процес на проследяване на очите:

  • Софтуер за получаване и записване на данни
  • Софтуер за обработка и анализ на данни

Освен това, в зависимост от разработчика, може да е необходим специален софтуер за:

  • Различни видове очни тракери (напр. очила срещу екранни)
  • Специфичен очен тракер
  • Различни стимули (напр. статични срещу динамични)

Съществуват обаче няколко интегрирани софтуерни решения както за събиране на данни, така и за анализ.

Независимо от избрания софтуер, някои ключови функции да се разгледа са:

  • точност
  • Време за калибриране
  • Оптимално разстояние
  • Латентност
  • Честота на дискретизация
  • Ъгли на проследяване
  • Обхват на движение на главата
  • Време за възстановяване

Проследяване на очите без очила: Как работи 3D проследяването на погледа на Eyeware?

Използва се най-съвременното софтуерно решение за проследяване на очите, предоставено от Eyeware камери с дълбочина за улесняване на взаимодействието човек-машина в 3D.

GazeSense отбелязва 3D обекти, представляващи интерес и извежда данни в реално време за едновременни проучвания от няколко лица. В резултат на това той предоставя информация за внимание, намерение, интерес и ангажираност.

Без да се изискват очила или други носими тракери, награденият софтуер работи с различни потребителски и персонализирани устройства с технология за сензор за дълбочина. От смартфони да се комплекти за развитие, лаптопи или периферни устройства за игри, GazeSense е съвместим със стереоскопична, структурирана светлина и ToF камери, както и персонализирани 3D сензори.

Софтуерът за проследяване на 3D поглед има приложения в много области, като автомобилостроене, роботика, потребителски устройства, игри, търговия на дребно и реклама.

За да разберете как GazeSense може да оптимизира вашите търговски или академични усилия чрез мултимодално взаимодействие човек-машина, свържете се с нашия специалист по успех на клиентите.

Хардуер: Какво е Eye Tracker?

По принцип стандартното 2D проследяване на очите изисква устройство за измерване на активността, известно като очен тракер.

Днес очни тракери са или дистанционно (базирано на екрана) или мобилни/носими (монтирани на главата устройства, като очила или слушалки за виртуална реалност).

Дистанционно: Устройства, базирани на екрана

При проследяване на очната активност от разстояние в a контролирана среда, обикновено се използват екранни устройства.

Участникът седи пред компютърен монитор или лаптоп, който има панел или самостоятелно устройство, монтирано под или по друг начин близо до екрана. След това на участника се представят мултимедийни стимули – като снимки, уебсайтове, видеоклипове или игри – за задействане, записване и анализиране на движенията на очите.

Като цяло, базираните на екрана очни тракери предоставят визуална информация за вниманието на разработчиците или изследователите, като събират висококачествена информация, свързана с очите, в статична тестова настройка.

Мобилни: Очила за проследяване на очите и VR слушалки

Носимите устройства за проследяване на очите се препоръчват за поведенчески изследвания в сценарии от реалния свят. Те позволяват движение отвъд ограниченията на „кутия за глава“, наложени от стационарните очни тракери.

Очни тракери, монтирани на главата, могат да измерват движенията на очите отблизо. Независимо от това, мобилните тракери като очила могат да станат нестабилни при определени условия на тест, като например участници, спортуващи.

Във VR приложения, проследяването на очите може да позволи на респондента да контролирайте функциите, като просто гледате конкретен виртуален бутон

VR слушалки с проследяване на погледа могат да се използват за:

  • Професионално обучение в индустриални области
  • Интерактивно забавление
  • Тестване на визуалното внимание в търговията на дребно и др.

Eye Tracking Virtual Reality Experience

Като цяло, ако експериментите имат нужда от участници, които да отговорят естествената, динамична среда, носещите устройства за проследяване на очите са най-доброто решение.

Проследяване на очите срещу проследяване на главата

Разликата между проследяването на очите и проследяването на главата е проста.

Докато и двата процеса включват наблюдение на позиции и движения, първият проследява само очите, докато вторият записва само дейността на главата.

Когато се комбинират, двете технологии предоставят още по-ценни данни и създават богато потребителско изживяване в приложения като игри.

Изследвания и приложения: Как работи проследяването на очите в реални ситуации?

Технически погледнато, почти всеки сценарий с визуални елементи може да се възползва от проследяването на очите и погледа. Click To Tweet

Досега технологията е била използвана за постигане на огромен напредък в когнитивната наука, невромаркетинга, AI, безопасността на работното място и много други научни и бизнес области от интерес.

Области на употреба за проследяване на очите: За какво се използва?

Както се предвиждаше, проследяването на очите вече революционизира начина хората общуват с устройства и обратно.

И все пак, ние все още трябва да разработим технология за проследяване на очите, така че всяко стандартно потребителско устройство да бъде оборудвано с нея. Дотогава той продължава да помага на учени, разработчици и рекламодатели да получат несравнимо разбиране за съзнателното и подсъзнателно човешко поведение.

Изследвания

Както вече споменахме, проследяването на очите има значителен принос както за качествените, така и за количествените изследвания. В академичен контекст технологията може да се използва като инструмент за:

  • Изследване на визуалното поведение
  • Оценка на механизмите за внимание
  • Измерване на реакцията на визуални стимули
  • Прозрение за модели на обучение
  • Сравнение на групово поведение

Автомобилна

Проследяването на очите играе основна роля в безопасността в автомобилната индустрия. Технологията може да помогне да се установи дали водачът е сънлив или разсеян и да помогне за предотвратяване на автомобилни инциденти.

С 3D проследяване на очите водачът се наблюдава и подпомага чрез поддържано от погледа взаимодействие. Click To Tweet

Чрез включването на технологията в интелигентните табла за управление, функции като HUD с разширена реалност и виртуален втори пилот стават централна част от изживяването при шофиране.

психология

В областта на психологията проследяването на погледа позволява изучаването на когнитивните процеси. Примерите включват памет, решаване на проблеми, език, вземане на решения, възприятие и внимание като цяло.

Неврология използва проследяване на очите за изследване и ранно откриване на заболявания като Паркинсон, шизофрения, Алцхаймер или аутизъм. Например технологиите са помогнали на изследователите демонстрират разпознаването и разбирането на сложни емоции при възрастни с ASD.

Невромаркетинг и реклама

Тъй като технологията за проследяване на очите улеснява изучаването на визуалното внимание, тя се превърна в полезен инструмент за невромаркетолозите и рекламодателите в по-широк мащаб.

И в двете онлайн и офлайн приложения, проследяването на погледа помага да се определи това, от което клиентите естествено се интересуват най-много и това, което биха могли да игнорират напълно.

Освен това невромаркетолозите вече използват проследяване на очите и кодиране на лицето, за да измерват емоциите, когато са изложени на мултимедийни стимули.

Видео игри и развлечения

Изобразяване с изрезки, обгръщаща графика и разширен контрол на погледа са всички авангардни функции в игралната индустрия, които са възможни чрез проследяване на очите.

Потребителят може да изследва околната среда през погледа си и да взаимодейства с различни елементи на играта само като ги гледа.

По същия начин от няколко години хората могат да контролират телевизорите базирани на същите принципи.

Достъпност

Чрез проследяване на очите, хората с увреждания могат да управляват компютри и мобилни устройства и дори създават дигитално изкуство. Хората, които не могат да се движат или говорят, могат да общуват с машините чрез движения на очите.

Технологията значително подобри достъпността и даде възможност на потребителите с увреждания да изпълняват различни задачи, свързани с компютъра.

На дребно

Професионалистите в търговията на дребно могат също да използват проследяване на очите, за да генерират анализ на вниманието към рафтовете. С други думи, технологията за проследяване на погледа дава представа за поведението на купувача и процеса на вземане на решение за покупка. Click To Tweet

В резултат търговците на дребно могат да направят значителни подобрения по отношение на дизайна на дисплея, магазина и опаковката, както и оформлението и разпространението.

Какви са плюсовете и минусите на проследяването на очите?

Без съмнение предимствата на технологията за проследяване на очите са изобилни.

Ползи

  • Напредък в области като AI, социални науки и здравеопазване
  • Помощни технологии за хора с ограничена подвижност
  • Подобрения в потребителския интерфейс и изживяването
  • Осигуряване на безопасност в опасни работни среди
  • Резултати от висококачествено проучване на пазара
  • Забележителни прозрения за човешкия ум и тяло, когато се използват с повече биосензори като:
    • FEA (Анализ на изражението на лицето)
    • ЕКГ (електрокардиограма)
    • ЕЕГ (електроенцефалограма)
    • EDA (Електродермална активност)
    • ЕМГ (Електромиограф)

Тъй като проследяването на очите продължава да бъде развиваща се технология, остават множество предизвикателства, към които трябва да се подходи.

Трудности

  • Ефектът на Хоторн – човек променя поведението си, знаейки, че е под наблюдение (напр. изследователско проучване в тестова среда)
  • Интерпретация (например, по-голям или по-малък брой фиксации могат да дадат различни заключения въз основа на контекста)
  • Кривогледство – методът за отражение на роговицата в центъра на зеницата (PCCR) не е ефективен, когато участник присвива
  • Проблем с докосването на Midas в интерфейси, контролирани от погледа – когато потребител неволно задейства нежелано действие
  • По-лесно калибриране за стандартно проследяване на очите

Най-добри практики и етика

Провеждане на проследяване на очите проучвания и експерименти имат крива на обучение. 

Само някои от процедурите и етичните съображения, които трябва да бъдат отчетени предварително, са:

  • Информирайте всеки участник за целта, процедурите, потенциалните рискове (ако има такива) и ползите от експеримента
  • Уверете се, че всеки участник предоставя своето пълно съгласие да участват в изследването
  • Prepare an effective test environment – balanced light, removal of distractions, adjusting eye tracking equipment
  • Train the participants to be familiar with the eye tracking equipment and procedures

Струва ли си да изследвате проследяването на очите?

Абсолютно.

От първоначалното си развитие технологията за проследяване на очите проправи пътя за монументален напредък в безброй области.

Индустрията за проследяване на погледа предвижда непрекъснат растеж през следващите години, като помага: 

  • Инженери за научноизследователска и развойна дейност намерете реални решения с авангардни технологии
  • Иновационни лидери внедрява креативни, най-съвременни решения
  • Разработчици изграждане на по-ефективни системи за решаване на настоящи и предстоящи предизвикателства  
  • Маркетолози създават POC и подобряват потребителското изживяване
  • Професори и изследователи разбийте нова земя и проправете пътя към един по-добър свят
  • Невролози получавате безпрецедентна представа за сериозните когнитивни разстройства
  • Студенти допринасят за развитието на технологиите на бъдещето

 

Ready to try it out? Download Eyeware Sense, our AI-powered webcam app with productivity and privacy features.