Forstå eye tracking, og hvordan det kan arbejde for dig: definitioner, målinger og anvendelser

Eye tracking er en afgørende teknologi, der hjælper os med at forstå menneskelig adfærd og de tankeprocesser, der ligger bag. Anvendelsesmulighederne er ubegrænsede, både i forskning og kommercielt.

Samlet set giver eye tracking-teknologi uvurderlig indsigt og mange muligheder. For at pakke kompleksiteten ud ser vi på de grundlæggende spørgsmål: Hvad er eye tracking, hvordan fungerer det, og hvad bruges det til?

Hvad er eye tracking?

Eye tracking gør det muligt at måle øjenbevægelser, øjenpositioner og blikpunkter ved hjælp af forskellige teknologiske processer. Eye tracking identificerer og overvåger med andre ord en persons visuelle opmærksomhed med hensyn til placering, objekter og varighed.

Eye tracking-teknologi nævnes ofte i forbindelse med:

• Måling af blinkemønstre
• Identifikation af det, en person overser eller ikke kigger på
• Vurdering af pupillens reaktion på visuelle eller følelsesmæssige stimuli
• Understøttelse af interaktion mellem menneske og computer og maskinlæring.

Grundlæggende om eye tracking og blikregistrering

Eye tracking-teknologien bygger på denne præmis:

Mennesker kommunikerer via øjenkontakt. Ved at give computere netop den egenskab kan de fungere på en mere menneskelig måde. Del på X

For at nå dertil har psykologer studeret øjets fysiologi og anatomi og de kognitive processer, der er knyttet til synssystemet, i detaljer.

Anatomiske aspekter

Hjernen bearbejder billeder via lysfølsomme celler i nethinden. Disse stave og tappe registrerer det lys, der kommer ind gennem pupillen, og sender de visuelle data til hjernen.

Selv om der er langt færre tappe end stave i nethinden, er det tappene, der gør det muligt for os at se i høj opløsning og i fulde farver.

Kilde: Blausen.com staff (2014). “Medical gallery of Blausen Medical 2014“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.

Tappene sidder i fovea, midt i synsfeltet. Fovea er det område i øjet, der har den skarpeste synsevne, men det er bemærkelsesværdigt lille. Uden for det foveale syn ligger det perifere område, hvor skarpheden falder markant.

For at kunne bearbejde detaljeret visuel information af interesse må øjet derfor bevæge sig.

Det er netop dette kompromis mellem et skarpt centralt syn og et uskarpt perifert syn, der gør eye tracking-teknologien mulig.

Øjenbevægelser

Øjet udfører en række bevægelser, for eksempel vergens- og torsionsbevægelser. De mest relevante, der måles med eye tracking, er dog fikseringer, sakkader og glidende følgebevægelser.

Fikseringer opstår, når øjet stopper for at indsamle visuelle data. Varigheden kan variere meget, men jo længere en fiksering er, jo mere visuel information bearbejdes.

Sakkader er hurtige “spring”, som øjet udfører mellem fikseringer i statiske omgivelser. Øjet bevæger sig fra ét interessant objekt til et andet for at indsamle nye visuelle data i høj opløsning.

Fordi sakkader er ekstremt hurtige, undertrykkes synet under dem. Derfor er de ikke lige så vigtige i eye tracking som fikseringer. De afslører dog information om fikseringernes forløb og den visuelle opmærksomhed.

Glidende følgebevægelser er de øjenbevægelser, der sker, når man kigger på et objekt i bevægelse og følger det. Da øjet kan optage visuel information under glidende følgebevægelser, er de relevante, når man følger øjenbevægelser. 

Pupilstørrelse

Videobaseret eye tracking gør det desuden muligt at måle og analysere pupillens størrelse. For at få præcise data om pupillen skal omgivelserne være nøje kontrollerede.

Under passende testforhold kan man observere og overvåge pupiludvidelse som følge af:

• Stærke følelsesmæssige stimuli
• Skærpet opmærksomhed
• Belysning
• Belastning af arbejdshukommelsen

Visuel opmærksomhed

Vigtigst af alt gør visuel eye tracking det muligt at undersøge visuel opmærksomhed.

Fordi ressourcerne til billedbehandling er begrænsede, udvælger hjernen relevant visuel information ud fra:

• Interesse – den bevidste eller ubevidste beslutning om at kigge på et objekt
• Omgivelser – elementer, der opfanges med det perifere syn

I den akademiske verden fører undersøgelser af visuel opmærksomhed til forståelse af opmærksomhedsmekanismer generelt. De kaster lys over den kognitive bearbejdning, der finder sted, mens en given opgave udføres.

Af samme grund er eye tracking og opmærksomhedsanalyse også værdifulde i kommercielle sammenhænge.

Bruges eye tracking til kvalitativ eller kvantitativ forskning?

Som forskningsmetode bruges eye tracking både til kvalitativ og kvantitativ forskning.

Kvalitativ forskning	Kvantitativ forskning
✓ Fortolkning af adfærd	✓ Afhængig variabel
✓ Brugervenlighed (UX/UI)	✓ A/B-test
✓ Retrospektive interviews	✓ Måling af stimuli

Almindelig eye tracking vs. 3D eye tracking

Mens almindelig eye tracking har en række begrænsninger, løser 3D eye tracking til dybdesensorer udfordringerne med følgende:

• Stort trackingområde
• Tracking af flere personer
• 3D-synslinje
• Ingen kalibrering
• Kun software (hvis eye tracking-enheden har et indbygget 3D-kamera)

Da denne artikel blev skrevet, var Eyeware en af de få virksomheder, der offentligt tilbød en kommerciel eye tracking-løsning til 3D-kameraer.

Eyewares software til 3D-blikkodning i realtid, GazeSense, er en nem løsning til at få kvantitative og kvalitative eye tracking-data. Se her, hvordan den kan hjælpe din virksomhed, din industri eller din forskning: gazesense.com.

Vil du prøve eye tracking kun med et webcam lige nu? Vores AI-drevne webcam-app har funktioner til gaming, produktivitet og privatliv. Prøv Beam Eye Tracker uden risiko.

Hvordan fungerer eye tracking?

Eye tracking fungerer ved diskret at følge øjets position og bevægelser. En usynlig nærinfrarød eller infrarød lyskilde belyser pupillen. Det skaber en refleksion på hornhinden. Et infrarødt kamera optager refleksionen, afgrænser pupillens centrum, udleder øjets rotation og bestemmer blikretningen.

Pupil Center Corneal Reflection (PCCR) er den formelle betegnelse for den primære metode inden for eye tracking, hvor pupillen og refleksionerne på hornhinden overvåges optisk.

Øjets position, blikpunktet og øjenbevægelserne beregnes alle med avancerede matematiske algoritmer.

Derefter bliver de registrerede oplysninger til rådata, som eye tracking-softwaren efterfølgende behandler. 

Sådan fungerer eye trackere med kalibrering

For at opnå præcision og nøjagtighed i eye tracking skal man tage højde for, at den optiske akse og synsaksen ikke flugter. Den optiske akse kan måles synligt, men fovea sidder et par grader forskudt.

Kilde: Dorland’s Medical Dictionary for Health Consumers. (2007).

Det kræver en korrektion (kalibrering), så pupillens og blikkets positioner stemmer overens.

Før et eksperiment starter, kalibrerer systemet ved at registrere pupillens positioner for et eller flere foruddefinerede punkter.

Data

Når et blikpunkt er beregnet, foreligger rådataene som en XY-koordinat. XY-koordinaten angiver, hvor på skærmen deltageren kigger. Eye tracking-systemet leverer derefter koordinater i takt med sin billedfrekvens.

Til eye tracking og databehandling bruges der typisk softwareværktøjer, især til at identificere fikseringer og sakkader. Fikseringer vises ofte som prikker, hvis størrelse svarer til bevægelsens varighed. Sakkader er de linjer, der forbinder prikkerne. 

Disse trin kan hjælpe med at rense rådataene, før der laves visualiseringer:

• Reducer støj
• Forbedr præcisionen
• Anvend en algoritme til klassificering af øjenbevægelser

Målinger og visualiseringer til analyse af eye tracking-data

Fra statiske til animerede fremstillinger bruger eye tracking en række målinger og visualiseringer til at undersøge de indsamlede data.

Fikseringer

Sammen med sakkaderne danner fikseringerne et scanpath, altså den vej, en persons øjne følger. Derudover gør eye tracking det muligt at måle:

• Tid til første fiksering (TTFF) – tiden fra en stimulus vises, til der sker en fiksering inden for et interesseområde (AOI). Det giver indsigt i den visuelle opmærksomhed.
• Varighed af første fiksering – den samlede tid for den første fiksering
• Antal fikseringer – hvor mange fikseringer der fandt sted inden for et AOI
• Gennemsnitlig fikseringsvarighed – jo højere den gennemsnitlige fikseringsvarighed er, jo mere tiltrækkende er et AOI for deltageren
• Fikseringssekvenser – består af fikseringernes placering og tidspunkt

Blikpunkter og blikplot

Et blikpunkt viser, hvor en deltager kigger, mens et blikplot gør det muligt at visualisere scanpathet. Blikplot viser den kronologiske rækkefølge, som fikseringer og sakkader blev udført i.

Samlede blikplot bruges til at vurdere flere deltageres scanpaths og i sidste ende identificere adfærdsmønstre.

Interesseområder (AOI)

For at vurdere forskellige fikseringsmålinger bruges interesseområder (AOI'er) til at udvælge bestemte områder i en scene.

AOI'erne afgrænses ved at tegne dem på billedet omkring de elementer, der skal sammenlignes.

• Andel – antallet af deltagere, der fikserede på et AOI
• Dvæletid – hvor lang tid der blev brugt på at se på et AOI, altså observationens varighed
• Antal observationer – hvor mange gange en deltager vendte tilbage til et AOI

Varmekort

Som visualiseringsværktøj viser et varmekort, hvordan fikseringer og blikpunkter er fordelt. Grønne, gule og røde toner viser tætheden af blikpunkter i bestemte dele af et AOI.

Eye tracking og varmekort bygger på det princip, at jo flere fikseringer der sker i et bestemt område, jo rødere bliver det.

Fokus-/opacitetskort

Et opacitetskort, også kaldet et fokuskort, viser de samme oplysninger som et varmekort, men på en anden måde.

I stedet for at dække de områder, der fik mest visuel opmærksomhed, fremhæver et fokus-/opacitetskort dem tydeligt. Omvendt bliver de områder med færrest fikseringer gjort mørkere.

Måleenheder

Den almindelige måleenhed i eye tracking er blikpunkter:

1 blikpunkt = 1 rå eye tracking-måling

F.eks.: 60 Hz samplingfrekvens = 60 separate blikpunkter/sekund (1 blikpunkt/16,7 millisekunder)

En eye tracker til forbrugere har en samplingfrekvens, der kan variere fra 30 til 60 Hz. Enheder til forskning kan tracke ved ca. 120 Hz til 1000 Hz (og nogle endda op til omkring 2000 Hz).

Gennemsnitlig hastighed og frekvens for øjenbevægelser er:

• Fiksering
  • Fra 100 til over 600 millisekunder
  • Normal varighed: 100-300 millisekunder
  • Typisk frekvens: omkring 3 Hz

• Sakkade
  • Fra 20 til 120 millisekunder
  • Normal varighed: 20-40 millisekunder
  • Op til 600-700 grader/sekund
  • Typisk frekvens: 4 gange/sekund, svarende til ca. 4 Hz

• Glidende følgebevægelse – op til 30 grader/sekund

Hardware og software: værktøjer til eye tracking

Eye tracking kræver en enhed, der opfanger informationen, og et system, der følger og behandler den, altså hardware og software.

Hvad er eye tracking-software?

Funktionerne varierer fra producent til producent, men der er typisk to typer software i den almindelige eye tracking-proces:

• Software til at indsamle og registrere data
• Software til at behandle og analysere data

Afhængigt af udvikleren kan der desuden være brug for særlig software til:

• Forskellige typer eye trackere (f.eks. briller vs. skærmbaserede)
• En bestemt eye tracker
• Forskellige stimuli (f.eks. statiske vs. dynamiske)

Der findes dog flere integrerede softwareløsninger til både dataindsamling og analyse.

Uanset hvilken software du vælger, er der nogle vigtige egenskaber, du bør se på:

• Nøjagtighed
• Kalibreringstid
• Optimal afstand
• Latens
• Samplingfrekvens
• Trackingvinkler
• Bevægelsesområde for hovedet
• Genoprettelsestid

Eye tracking uden briller: Hvordan fungerer Eyewares 3D eye tracking?

Eyewares avancerede eye tracking-software bruger dybdekameraer til at gøre interaktionen mellem menneske og maskine i 3D nemmere.

GazeSense markerer relevante 3D-objekter og leverer data i realtid til undersøgelser med flere personer på samme tid. Dermed giver den information om opmærksomhed, intention, interesse og engagement.

Den prisvindende software kræver hverken briller eller andre bærbare trackere og fungerer med en lang række forbrugerenheder og specialudviklede enheder med dybdesensorteknologi. Fra smartphones til udviklingskit, bærbare computere og gamingudstyr: GazeSense er kompatibel med stereoskopiske kameraer, kameraer med struktureret lys og ToF-kameraer samt specialudviklede 3D-sensorer.

3D eye tracking-softwaren har anvendelser inden for mange områder, for eksempel bilindustri, robotteknologi, forbrugerelektronik, gaming, detailhandel og reklame.

Vil du vide, hvordan GazeSense kan styrke dit kommercielle eller akademiske arbejde gennem multimodal interaktion mellem menneske og maskine, så kontakt vores Customer Success Specialist.

Hardware: Hvad er en eye tracker?

Grundlæggende kræver almindelig 2D eye tracking en enhed, der måler aktiviteten, en såkaldt eye tracker.

I dag er eye trackere enten remote (skærmbaserede) eller mobile/bærbare (hovedmonterede enheder som briller eller virtual reality-headsets).

Remote: skærmbaserede enheder

Når øjenaktivitet skal følges på afstand i kontrollerede omgivelser, bruges der typisk skærmbaserede enheder.

Deltageren sidder foran en computerskærm eller bærbar computer med et panel eller en selvstændig enhed monteret under eller tæt ved skærmen. Derefter præsenteres deltageren for multimediestimuli, som fotos, websites, videoer eller spil, for at udløse, registrere og analysere øjenbevægelser.

Samlet set giver skærmbaserede eye trackere udviklere og forskere indsigt i visuel opmærksomhed ved at indsamle øjenrelaterede data af høj kvalitet i en statisk testopsætning.

Mobile: eye tracking-briller og VR-headsets

Bærbare eye tracking-enheder anbefales til adfærdsundersøgelser i virkelige situationer. De giver bevægelsesfrihed ud over de grænser for hovedets placering (“headbox”), som stationære eye trackere sætter.

Hovedmonterede eye trackere kan måle øjenbevægelser tæt på. Mobile trackere som briller kan dog blive ustabile under visse testforhold, for eksempel når deltagerne dyrker sport.

I VR-applikationer kan eye tracking gøre det muligt for brugeren at styre funktioner blot ved at kigge på en bestemt virtuel knap. 

VR-headsets med eye tracking kan bruges til:

• Professionel træning i industrien
• Interaktiv underholdning
• Test af visuel opmærksomhed i detailhandlen og meget mere.

Alt i alt er bærbare eye trackere den bedste løsning, hvis deltagerne i et eksperiment skal reagere i naturlige, dynamiske omgivelser.

Eye tracking vs. head tracking

Forskellen mellem eye tracking og head tracking er enkel.

Begge processer overvåger positioner og bevægelser, men eye tracking følger kun øjnene, mens head tracking kun registrerer hovedets aktivitet.

Kombineret giver de to teknologier endnu mere værdifulde data og en rig brugeroplevelse i applikationer som gaming.

Forskning og anvendelser: Hvordan fungerer eye tracking i virkelige situationer?

Teknisk set kan næsten ethvert scenarie med visuelle elementer få gavn af eye tracking. Del på X

Indtil nu er teknologien blevet brugt til at skabe enorme fremskridt inden for kognitionsvidenskab, neuromarketing, AI, arbejdssikkerhed og mange andre forsknings- og forretningsområder.

Anvendelsesområder for eye tracking: Hvad bruges det til?

Som forudsagt har eye tracking allerede revolutioneret den måde, mennesker kommunikerer med enheder på, og omvendt.

Vi skal dog stadig videreudvikle eye tracking-teknologien, så alle almindelige forbrugerenheder får den indbygget. Indtil da hjælper den fortsat forskere, udviklere og annoncører med at få enestående indsigt i bevidst og ubevidst menneskelig adfærd.

Forskning

Som nævnt bidrager eye tracking betydeligt til både kvalitativ og kvantitativ forskning. I en akademisk sammenhæng kan teknologien bruges som værktøj til:

• Undersøgelse af visuel adfærd
• Evaluering af opmærksomhedsmekanismer
• Måling af respons på visuelle stimuli
• Indsigt i læringsmønstre
• Sammenligning af gruppeadfærd

Bilindustrien

Eye tracking spiller en stor rolle for sikkerheden i bilindustrien. Teknologien kan hjælpe med at registrere, om føreren er søvnig eller distraheret, og dermed bidrage til at forebygge trafikulykker.

Med 3D eye tracking overvåges føreren og får hjælp gennem blikstøttet interaktion. Del på X

Når teknologien bygges ind i intelligente instrumentbrætter, bliver funktioner som head-up-displays med augmented reality og en virtuel andenpilot en central del af køreoplevelsen.

Psykologi

Inden for psykologien gør eye tracking det muligt at undersøge kognitive processer. Det gælder for eksempel hukommelse, problemløsning, sprog, beslutningstagning, perception og opmærksomhed generelt.

Neurovidenskaben bruger eye tracking til at undersøge og tidligt opdage sygdomme som Parkinsons, skizofreni, Alzheimers og autisme. Teknologien har for eksempel hjulpet forskere med at påvise genkendelse og forståelse af komplekse følelser hos voksne med autismespektrumforstyrrelse (ASF).

Neuromarketing og reklame

Da eye tracking-teknologien gør det muligt at undersøge visuel opmærksomhed, er den blevet et nyttigt værktøj for neuromarketingfolk og annoncører i bredere forstand.

Både online og offline hjælper eye tracking med at afgøre, hvad kunderne naturligt er mest interesserede i, og hvad de måske helt overser.

Desuden bruger neuromarketingfolk nu eye tracking og ansigtskodning til at måle følelser, når folk udsættes for multimediestimuli.

Videospil og underholdning

Foveated rendering, omsluttende grafik og udvidet blikstyring er alle banebrydende funktioner i gamingbranchen, som eye tracking gør mulige.

Brugeren kan udforske omgivelserne med blikket og interagere med forskellige elementer i spillet blot ved at kigge på dem.

På samme måde har man i flere år kunnet styre fjernsyn efter de samme principper.

Tilgængelighed

Med eye tracking kan personer med handicap styre computere og mobile enheder og endda skabe digital kunst. Personer, der hverken kan bevæge sig eller tale, kan kommunikere med maskiner via øjenbevægelser.

Teknologien har i høj grad forbedret tilgængeligheden og gjort det muligt for brugere med handicap at udføre en lang række computerrelaterede opgaver.

Detailhandel

Fagfolk i detailhandlen kan også bruge eye tracking til at analysere opmærksomheden på hylderne. Eye tracking-teknologi giver med andre ord indsigt i kundeadfærd og købsbeslutningsprocessen. Del på X

Dermed kan detailhandlere forbedre displays, butiks- og emballagedesign samt indretning og vareplacering markant.

Hvad er fordele og ulemper ved eye tracking?

Der er ingen tvivl om, at eye tracking-teknologien har mange fordele.

Fordele

• Fremskridt inden for områder som AI, samfundsvidenskab og sundhed
• Hjælpemiddelteknologi for personer med nedsat mobilitet
• Forbedringer af brugergrænseflader og brugeroplevelser
• Understøttelse af sikkerheden i farlige arbejdsmiljøer
• Markedsundersøgelser af høj kvalitet
• Bemærkelsesværdig indsigt i menneskets sind og krop, når det bruges sammen med flere biosensorer som:
  • FEA (ansigtsudtryksanalyse)
  • EKG (elektrokardiogram)
  • EEG (elektroencefalogram)
  • EDA (elektrodermal aktivitet)
  • EMG (elektromyografi)

Da eye tracking stadig er en teknologi i udvikling, er der fortsat en række udfordringer, der skal løses.

Udfordringer

• Hawthorne-effekten – en person ændrer adfærd, fordi vedkommende ved, at der bliver observeret (f.eks. i en undersøgelse i et testmiljø)
• Fortolkning (f.eks. kan et højere eller lavere antal fikseringer føre til forskellige konklusioner afhængigt af konteksten)
• Knibning af øjnene – Pupil Center Corneal Reflection-metoden (PCCR) virker ikke, når en deltager kniber øjnene sammen
• Midas touch-problemet i blikstyrede grænseflader – når en bruger utilsigtet udløser en uønsket handling
• Behovet for nemmere kalibrering ved almindelig eye tracking

Best practices og etik

Det kræver tilløb at gennemføre eye tracking-undersøgelser og -eksperimenter. 

Her er blot nogle af de procedurer og etiske overvejelser, man bør være opmærksom på på forhånd:

• Informer hver deltager om formålet med eksperimentet, procedurerne, eventuelle risici og fordelene
• Sørg for, at alle deltagere giver deres fulde samtykke til at deltage i undersøgelsen
• Forbered et effektivt testmiljø – afbalanceret lys, ingen distraktioner, justeret eye tracking-udstyr
• Lær deltagerne eye tracking-udstyret og procedurerne at kende

Er eye tracking værd at udforske?

Absolut.

Siden de første udviklingsskridt har eye tracking-teknologien banet vejen for enorme fremskridt på utallige områder.

Branchen for eye tracking forventer fortsat vækst i de kommende år og hjælper: 

• F&U-ingeniører med at finde løsninger til den virkelige verden med banebrydende teknologi
• Innovationsledere med at implementere kreative løsninger på højeste niveau
• Udviklere med at bygge mere effektive systemer, der løser nuværende og kommende udfordringer  
• Marketingfolk med at lave POC'er og forbedre forbrugeroplevelsen
• Professorer og forskere med at bryde ny grund og bane vejen for en bedre verden
• Neuroforskere med at få hidtil uset indsigt i alvorlige kognitive lidelser
• Studerende med at bidrage til udviklingen af fremtidens teknologi

Klar til at prøve det? Vores AI-drevne webcam-app har funktioner til produktivitet og privatliv. Prøv Beam Eye Tracker uden risiko.