Qué es el seguimiento ocular y cómo puede ayudarte: definiciones, métricas y aplicaciones
El seguimiento ocular es una tecnología clave para entender el comportamiento humano y los procesos de pensamiento que hay detrás. Sus aplicaciones son ilimitadas, tanto en investigación como en uso comercial.
En conjunto, la tecnología de seguimiento ocular y de la mirada aporta información y oportunidades de enorme valor. Para desentrañar su complejidad, veamos las preguntas fundamentales: qué es el seguimiento ocular, cómo funciona y cuáles son sus aplicaciones.
¿Qué es el seguimiento ocular?
El seguimiento ocular permite medir los movimientos oculares, las posiciones de los ojos y los puntos de mirada mediante distintos procesos tecnológicos. En otras palabras, el seguimiento ocular identifica y monitoriza la atención visual de una persona en cuanto a ubicación, objetos y duración.
La tecnología de seguimiento ocular se menciona a menudo en relación con:
- La medición de los patrones de parpadeo
- La identificación de lo que una persona ignora o no mira
- La evaluación de la reacción de la pupila ante estímulos visuales o emocionales
- La facilitación de la interacción persona-ordenador y del machine learning.
Conceptos básicos del seguimiento ocular y de la mirada
La premisa sobre la que se fundó la tecnología de seguimiento ocular es:
Los humanos nos comunicamos a través del contacto visual. Si transmitimos esa misma capacidad a los ordenadores, podrán funcionar de una forma más humana. Compartir en Twitter
Para ello, los psicólogos estudiaron en detalle la fisiología y la anatomía del ojo y las operaciones cognitivas asociadas al sistema visual.
Aspectos anatómicos
El cerebro procesa las imágenes a través de células sensibles a la luz situadas en la retina. Estos bastones y conos detectan la luz que entra por la pupila y envían los datos visuales al cerebro.
Aunque en la retina hay muchos menos conos que bastones, son los conos los que nos permiten ver en alta resolución y a todo color.
Fuente: Blausen.com staff (2014). «Medical gallery of Blausen Medical 2014». WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.
Los conos se encuentran en la fóvea, el centro del campo visual. La fóvea es la región del ojo con mayor agudeza visual, pero es especialmente pequeña. Fuera de la zona de visión foveal está la región periférica, donde la nitidez disminuye considerablemente.
Por eso, para procesar en detalle la información visual que le interesa, el ojo tiene que moverse.
Este equilibrio entre una visión central de alta resolución y una visión periférica de baja resolución es, de entrada, lo que hace posible la tecnología de seguimiento ocular.
Movimientos oculares
El ojo realiza varios movimientos, como los de vergencia o de torsión. Sin embargo, los más relevantes que se miden con el seguimiento ocular son las fijaciones, las sacadas y la persecución suave.
Las fijaciones se producen cuando el ojo se detiene para recoger datos visuales. Aunque su duración es muy variable, cuanto más larga es una fijación, más información visual se procesa.
Las sacadas son «saltos» rápidos que el ojo realiza entre fijaciones en un entorno estático. El ojo pasa de un objeto de interés a otro con el objetivo de captar nuevos datos visuales en alta resolución.
Debido a la extrema velocidad de las sacadas, la visión queda suprimida durante ellas. Por eso no son tan importantes en el seguimiento de la mirada como las fijaciones. Aun así, revelan información sobre el curso de las fijaciones y la atención visual.
La persecución suave es el movimiento ocular que se produce al mirar un objeto en movimiento y seguirlo. Como durante la persecución suave es posible captar información visual, este movimiento es relevante para el seguimiento de los movimientos oculares.
Tamaño de la pupila
Además, el seguimiento de la mirada basado en vídeo permite medir y analizar el tamaño de la pupila. Para obtener datos precisos de la pupila, el entorno debe estar rigurosamente controlado.
En condiciones de prueba adecuadas, se puede observar y monitorizar la dilatación de la pupila como resultado de:
- Estímulos emocionales intensos
- Una atención aguda
- La iluminación
- La carga de la memoria de trabajo
Atención visual
Y, sobre todo, el seguimiento ocular facilita el estudio de la atención visual.
Como los recursos de procesamiento de imágenes son limitados, el cerebro selecciona la información visual relevante en función de:
- El interés: la decisión consciente o inconsciente de mirar un objeto
- El entorno: los elementos detectados con la visión periférica
En el ámbito académico, el estudio de la atención visual permite entender los mecanismos de la atención en general. Arroja luz sobre el procesamiento cognitivo que tiene lugar al realizar una tarea determinada.
Por la misma razón, el seguimiento ocular y el análisis de la atención también son valiosos en el ámbito comercial.
¿El seguimiento ocular se usa en investigación cualitativa o cuantitativa?
En cuanto a los métodos de investigación, el seguimiento ocular se utiliza tanto en investigación cualitativa como cuantitativa.
| Investigación cualitativa |
Investigación cuantitativa |
| ✓ Interpretación del comportamiento | ✓ Variable dependiente |
| ✓ Usabilidad (UX/UI) | ✓ Tests A/B |
| ✓ Entrevistas retrospectivas | ✓ Medición de estímulos |
Seguimiento ocular estándar frente a seguimiento ocular 3D
Mientras que el seguimiento ocular estándar se enfrenta a una serie de limitaciones, el seguimiento ocular 3D para sensores de profundidad las resuelve con las siguientes soluciones:
- Amplio rango
- Seguimiento de varias personas
- Línea de visión 3D
- Sin calibración
- Solo software (si el dispositivo de seguimiento ocular integra una cámara 3D)
En el momento de escribir este artículo, Eyeware es una de las pocas empresas que ofrecen públicamente una solución comercial de seguimiento ocular para cámaras 3D.
GazeSense, el software de codificación 3D de la mirada en tiempo real de Eyeware, ofrece una solución sencilla para obtener datos de seguimiento ocular cuantitativos y cualitativos. Descubre aquí cómo puede ayudar a tu empresa o a tus proyectos industriales o de investigación: gazesense.com.
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¿Cómo funciona el seguimiento ocular?
El seguimiento ocular funciona siguiendo la posición y los movimientos de los ojos de forma no intrusiva. Una fuente de luz infrarroja o infrarroja cercana, invisible, ilumina la pupila. Así se genera un reflejo en la córnea. Una cámara infrarroja registra ese reflejo, delimita el centro de la pupila, deduce la rotación del ojo y determina la dirección de la mirada.
En el seguimiento ocular PCCR, Pupil Center Corneal Reflection (PCCR, reflejo corneal y centro de la pupila) es el término formal del principal método que utiliza el seguimiento ocular, en el que se monitorizan ópticamente la pupila y los reflejos corneales.
La posición de los ojos, el punto de mirada y los movimientos oculares se calculan con algoritmos matemáticos avanzados.
Después, la información registrada se convierte en datos brutos que el software de seguimiento ocular procesa a continuación.
Cómo funcionan los eye trackers con la calibración
Para lograr precisión y exactitud en el seguimiento ocular, hay que tener en cuenta la falta de alineación entre el eje óptico y el eje visual. Aunque el eje óptico se puede medir a simple vista, la ubicación de la fóvea está desplazada unos grados.
Fuente: Dorland’s Medical Dictionary for Health Consumers. (2007).
Esto requiere una corrección (calibración) para garantizar que las posiciones de la pupila y de la mirada coincidan.
Antes de empezar un experimento, el sistema se calibra monitorizando las posiciones de la pupila para uno o varios puntos predefinidos.
Datos
Tras calcular un punto de mirada, los datos brutos aparecen en forma de coordenada XY. La coordenada XY indica hacia dónde mira el participante en la pantalla. Después, el sistema de seguimiento de la mirada genera coordenadas según su frecuencia de muestreo.
Normalmente se utilizan herramientas de software para el seguimiento ocular y el procesamiento de datos, en concreto para identificar fijaciones y sacadas. Las fijaciones suelen aparecer como puntos cuyo tamaño corresponde a la duración del movimiento. Las sacadas son las líneas que unen esos puntos.
Estas acciones ayudan a limpiar los datos brutos antes de generar visualizaciones:
- Reducir la densidad del ruido
- Mejorar la precisión
- Aplicar un algoritmo de clasificación de movimientos oculares
Métricas y visualizaciones para el análisis de datos de seguimiento ocular
Desde representaciones estáticas hasta animadas, el seguimiento ocular y de la mirada utiliza diversas métricas y visualizaciones para examinar los datos recopilados.
Fijaciones
Junto con las sacadas, las fijaciones forman un scanpath, es decir, el recorrido que siguen los ojos de una persona. Además, el seguimiento ocular permite medir:
- Tiempo hasta la primera fijación (TTFF): el tiempo entre la aparición de un estímulo y la fijación dentro de un área de interés (AOI). Aporta información sobre la atención visual.
- Duración de la primera fijación: tiempo total de la primera fijación
- Número de fijaciones: cuántas fijaciones se produjeron dentro de un AOI
- Duración media de la fijación: cuanto mayor es la duración media de la fijación, más atractiva resulta un AOI para el participante
- Secuencias de fijación: formadas por la ubicación y el momento de cada fijación
Puntos de mirada y gaze plots
Mientras que un punto de mirada revela hacia dónde mira un participante, un gaze plot facilita la visualización del scanpath. Los gaze plots representan el orden cronológico en que se realizaron las fijaciones y las sacadas.
Los gaze plots agregados se utilizan para evaluar los scanpaths de varios participantes y, en última instancia, identificar patrones de comportamiento.
Áreas de interés (AOI)
Para evaluar las distintas métricas de fijación, se utilizan áreas de interés (AOI) que seleccionan regiones concretas de una escena.
Para delimitarlas, las AOI se dibujan sobre la imagen, alrededor de los elementos que se quieren comparar.
- Ratio: el número de participantes que se fijaron en un AOI
- Tiempo de permanencia: cuánto tiempo se pasó mirando un AOI, es decir, la duración de la observación
- Número de observaciones: cuántas veces volvió un participante a un AOI
Mapas de calor
Como herramienta de visualización, un mapa de calor ilustra cómo se distribuyen las fijaciones y los puntos de mirada. Se usan tonos verdes, amarillos y rojos para mostrar la densidad de puntos de mirada en partes concretas del AOI.
El seguimiento ocular y los mapas de calor se basan en el principio de que, cuantas más fijaciones se producen en una zona, más roja aparece.
Mapas de foco u opacidad
Un mapa de opacidad, también llamado mapa de foco, muestra la misma información que un mapa de calor, pero de otra manera.
En lugar de cubrir las zonas que recibieron más atención visual, el mapa de foco u opacidad las deja claramente a la vista. A su vez, las zonas con menos fijaciones se oscurecen.
Medidas
La unidad de medida estándar en el seguimiento ocular son los puntos de mirada:
1 punto de mirada = 1 muestra bruta de seguimiento ocular
Ej.: frecuencia de muestreo de 60 Hz = 60 puntos de mirada distintos por segundo (1 punto de mirada cada 16,7 milisegundos)
Un dispositivo de seguimiento ocular de consumo tiene una frecuencia de muestreo que puede variar de 30 a 60 Hz. Los equipos dedicados a la investigación pueden trabajar a entre 120 Hz y 1000 Hz aproximadamente (y algunos incluso hasta unos 2000 Hz).
Las velocidades y frecuencias medias de los movimientos oculares son:
- Fijación
- De 100 a más de 600 milisegundos
- Duración habitual: 100-300 milisegundos
- Frecuencia típica: unos 3 Hz
- Sacada
- De 20 a 120 milisegundos
- Duración habitual: 20-40 milisegundos
- Hasta 600-700 grados por segundo
- Frecuencia típica: 4 veces por segundo, a unos 4 Hz
- Persecución suave: hasta 30 grados por segundo
Hardware y software: herramientas de seguimiento de la mirada
El seguimiento ocular y de la mirada necesita un dispositivo que capte la información y un sistema que la siga y la procese, es decir, hardware y software.
¿Qué es el software de seguimiento ocular?
Aunque las funciones varían de una marca a otra, en el proceso estándar de seguimiento ocular suelen usarse dos tipos de software:
- Software para adquirir y registrar datos
- Software para procesar y analizar datos
Además, según el desarrollador, puede necesitarse software específico para:
- Distintos tipos de eye trackers (p. ej., gafas frente a dispositivos de pantalla)
- Un eye tracker concreto
- Distintos estímulos (p. ej., estáticos frente a dinámicos)
No obstante, existen varias soluciones de software integradas tanto para la adquisición como para el análisis de datos.
Sea cual sea el software elegido, algunas características clave que conviene tener en cuenta son:
- Precisión
- Tiempo de calibración
- Distancia óptima
- Latencia
- Frecuencia de muestreo
- Ángulos de seguimiento
- Rango de movimiento de la cabeza
- Tiempo de recuperación
Seguimiento ocular sin gafas: ¿cómo funciona el seguimiento 3D de la mirada de Eyeware?
La avanzada solución de software de seguimiento ocular de Eyeware utiliza cámaras con detección de profundidad para facilitar la interacción persona-máquina en 3D.
GazeSense anota los objetos 3D de interés y genera datos en tiempo real para estudios simultáneos con varias personas. Así ofrece información sobre la atención, la intención, el interés y la implicación.
Sin necesidad de gafas ni otros dispositivos de seguimiento ponibles, este software premiado funciona con diversos dispositivos de consumo y personalizados con tecnología de sensores de profundidad. Desde smartphones hasta kits de desarrollo, portátiles o periféricos gaming, GazeSense es compatible con cámaras estereoscópicas, de luz estructurada y ToF, así como con sensores 3D personalizados.
El software de seguimiento 3D de la mirada tiene aplicaciones en muchos campos, como la automoción, la robótica, los dispositivos de consumo, el gaming, el retail y la publicidad.
Para saber cómo GazeSense puede optimizar tus proyectos comerciales o académicos mediante la interacción multimodal persona-máquina, contacta con nuestro especialista de Customer Success.
Hardware: ¿qué es un eye tracker?
En esencia, el seguimiento ocular 2D estándar necesita un dispositivo para medir la actividad, conocido como eye tracker.
Hoy en día, los eye trackers son remotos (de pantalla) o móviles/ponibles (dispositivos montados en la cabeza, como gafas o visores de realidad virtual).
Remotos: dispositivos de pantalla
Para seguir la actividad ocular a distancia en un entorno controlado, se suelen usar dispositivos de pantalla.
El participante se sienta frente a un monitor o un portátil que tiene un panel o una unidad independiente montada debajo de la pantalla o cerca de ella. Después se le presentan estímulos multimedia (fotografías, sitios web, vídeos o juegos) para provocar, registrar y analizar sus movimientos oculares.
En general, los eye trackers de pantalla aportan a desarrolladores e investigadores información sobre la atención visual, ya que recopilan datos oculares de alta calidad en un entorno de prueba estático.
Móviles: gafas de seguimiento ocular y visores de RV
Los dispositivos ponibles de seguimiento ocular se recomiendan para estudios de comportamiento en situaciones reales. Permiten moverse más allá de los límites de la «headbox» que imponen los eye trackers fijos.
Los eye trackers montados en la cabeza pueden medir los movimientos oculares de cerca. No obstante, los dispositivos móviles como las gafas pueden volverse inestables en determinadas condiciones de prueba, por ejemplo, cuando los participantes hacen deporte.
En aplicaciones de RV, el seguimiento ocular puede permitir al participante controlar funciones con solo mirar un botón virtual concreto.
Los visores de RV con seguimiento de la mirada pueden usarse para:
- La formación profesional en entornos industriales
- El entretenimiento interactivo
- Pruebas de atención visual en retail, y mucho más.
En resumen, si los experimentos requieren que los participantes respondan en entornos naturales y dinámicos, los eye trackers ponibles son la mejor solución.
Seguimiento ocular frente a seguimiento de la cabeza
La diferencia entre el seguimiento ocular y el seguimiento de la cabeza es sencilla.
Aunque ambos procesos monitorizan posiciones y movimientos, el primero solo sigue los ojos y el segundo solo registra la actividad de la cabeza.
Combinadas, las dos tecnologías aportan datos aún más valiosos y crean una experiencia de usuario más rica en aplicaciones como los videojuegos.
Investigación y aplicaciones: ¿cómo funciona el seguimiento ocular en situaciones reales?
Técnicamente, casi cualquier escenario con elementos visuales puede beneficiarse del seguimiento ocular y de la mirada. Compartir en Twitter
Hasta ahora, esta tecnología ha permitido enormes avances en la ciencia cognitiva, el neuromarketing, la IA, la seguridad laboral y muchos otros campos de investigación y de negocio.
Campos de uso del seguimiento ocular: ¿para qué se utiliza?
Como se predijo, el seguimiento ocular ya ha revolucionado la forma en que las personas se comunican con los dispositivos y viceversa.
Aun así, todavía hay que desarrollar la tecnología de seguimiento ocular para que todos los dispositivos de consumo estándar la incorporen. Mientras tanto, sigue ayudando a académicos, desarrolladores y anunciantes a obtener una visión sin precedentes del comportamiento humano consciente e inconsciente.
Investigación
Como ya hemos mencionado, el seguimiento ocular aporta mucho tanto a la investigación cualitativa como a la cuantitativa. En el ámbito académico, la tecnología puede usarse como herramienta para:
- Estudiar el comportamiento visual
- Evaluar los mecanismos de atención
- Medir la respuesta a estímulos visuales
- Conocer los patrones de aprendizaje
- Comparar el comportamiento de grupos
Automoción
El seguimiento ocular desempeña un papel importante en la seguridad en la industria del automóvil. La tecnología puede ayudar a detectar si el conductor tiene sueño o está distraído y a prevenir accidentes.
Con el seguimiento ocular 3D, el conductor está monitorizado y recibe asistencia mediante una interacción apoyada en la mirada. Compartir en Twitter
Al incorporar la tecnología en salpicaderos inteligentes, funciones como los HUD de realidad aumentada y el copiloto virtual pasan a ser una parte central de la experiencia de conducción.
Psicología
En el campo de la psicología, el seguimiento de la mirada permite estudiar los procesos cognitivos, como la memoria, la resolución de problemas, el lenguaje, la toma de decisiones, la percepción y la atención en general.
La neurociencia utiliza el seguimiento ocular para estudiar y detectar de forma temprana enfermedades como el párkinson, la esquizofrenia, el alzhéimer o el autismo. Por ejemplo, la tecnología ha ayudado a los investigadores a demostrar el reconocimiento y la comprensión de emociones complejas en adultos con TEA.
Neuromarketing y publicidad
Como la tecnología de seguimiento ocular facilita el estudio de la atención visual, se ha convertido en una herramienta útil para especialistas en neuromarketing y anunciantes a mayor escala.
Tanto en aplicaciones online como offline, el seguimiento de la mirada ayuda a determinar qué interesa más de forma natural a los clientes y qué podrían ignorar por completo.
Además, los especialistas en neuromarketing usan ahora el seguimiento ocular y la codificación facial para medir las emociones ante estímulos multimedia.
Videojuegos y entretenimiento
El foveated rendering, los gráficos envolventes y el control ampliado con la mirada son funciones punteras de la industria del videojuego que el seguimiento ocular hace posibles.
El usuario puede explorar el entorno con la mirada e interactuar con distintos elementos del juego con solo mirarlos.
Del mismo modo, desde hace varios años es posible controlar televisores con los mismos principios.
Accesibilidad
Gracias al seguimiento ocular, las personas con discapacidad pueden controlar ordenadores y dispositivos móviles e incluso crear arte digital. Quienes no pueden moverse ni hablar pueden comunicarse con las máquinas mediante los movimientos de los ojos.
Esta tecnología ha mejorado mucho la accesibilidad y ha permitido a los usuarios con discapacidad realizar todo tipo de tareas con el ordenador.
Retail
Los profesionales del retail también pueden usar el seguimiento ocular para generar analíticas de atención en el lineal. Es decir, la tecnología de seguimiento de la mirada aporta insights sobre el comportamiento del comprador y el proceso de decisión de compra. Compartir en Twitter
Así, los retailers pueden introducir mejoras notables en el diseño de expositores, tiendas y envases, así como en la distribución.
¿Cuáles son las ventajas y los inconvenientes del seguimiento ocular?
Sin duda, las ventajas de la tecnología de seguimiento ocular son abundantes.
Ventajas
- Avances en campos como la IA, las ciencias sociales y la salud
- Tecnología de apoyo para personas con movilidad reducida
- Mejoras en la interfaz y la experiencia de usuario
- Apoyo a la seguridad en entornos de trabajo peligrosos
- Resultados de estudios de mercado de alta calidad
- Información extraordinaria sobre la mente y el cuerpo humanos, cuando se usa junto con otros biosensores como:
- FEA (análisis de expresiones faciales)
- ECG (electrocardiograma)
- EEG (electroencefalograma)
- EDA (actividad electrodérmica)
- EMG (electromiografía)
Como el seguimiento ocular sigue siendo una tecnología en desarrollo, todavía quedan muchos retos por abordar.
Dificultades
- El efecto Hawthorne: una persona cambia su comportamiento al saber que la están observando (p. ej., en un estudio en un entorno de prueba)
- La interpretación (p. ej., un número mayor o menor de fijaciones puede llevar a conclusiones distintas según el contexto)
- Entrecerrar los ojos: el método Pupil Center Corneal Reflection (PCCR) no es eficaz cuando el participante entrecierra los ojos
- El problema del toque de Midas en las interfaces controladas con la mirada: cuando el usuario provoca sin querer una acción no deseada
- La calibración del seguimiento ocular estándar
Buenas prácticas y ética
Realizar estudios y experimentos de seguimiento ocular requiere una curva de aprendizaje.
Algunos de los procedimientos y consideraciones éticas que conviene tener en cuenta de antemano son:
- Informar a cada participante del objetivo, los procedimientos, los posibles riesgos (si los hay) y los beneficios del experimento
- Asegurarse de que cada participante da su pleno consentimiento para participar en el estudio
- Preparar un entorno de prueba adecuado: luz equilibrada, sin distracciones y con el equipo de seguimiento ocular bien ajustado
- Formar a los participantes para que se familiaricen con el equipo y los procedimientos de seguimiento ocular
¿Merece la pena explorar el seguimiento ocular?
Por supuesto.
Desde sus inicios, la tecnología de seguimiento ocular ha abierto el camino a progresos enormes en innumerables campos.
El sector del seguimiento de la mirada prevé un crecimiento continuo en los próximos años, que ayudará a:
- Los ingenieros de I+D a encontrar soluciones reales con tecnología puntera
- Los líderes de innovación a implantar soluciones creativas y de vanguardia
- Los desarrolladores a crear sistemas más eficaces para resolver retos actuales e inminentes
- Los profesionales del marketing a crear pruebas de concepto y mejorar la experiencia del consumidor
- Los profesores e investigadores a abrir nuevos caminos hacia un mundo mejor
- Los neurocientíficos a conocer como nunca trastornos cognitivos graves
- Los estudiantes a contribuir al desarrollo de la tecnología del futuro
¿Quieres probarlo? Nuestra app para webcam con IA ofrece funciones de productividad y privacidad. Prueba el Beam Eye Tracker sin riesgo.