Entender el seguimiento ocular y cómo puede servirte: definiciones, métricas y aplicaciones
El seguimiento ocular es una tecnología clave para entender el comportamiento humano y los procesos de pensamiento que lo sustentan. Sus aplicaciones son ilimitadas, tanto en la investigación como en el uso comercial.
En general, la tecnología de seguimiento ocular y de la mirada ofrece insights y oportunidades muy valiosos. 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, la posición de los ojos y los puntos de mirada mediante distintos procesos tecnológicos. En otras palabras, el seguimiento ocular identifica y monitorea la atención visual de una persona en términos de ubicación, objetos y duración.
La tecnología de seguimiento ocular suele mencionarse 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-computadora y del machine learning.
Fundamentos del seguimiento ocular y de la mirada
La premisa sobre la que se fundó la tecnología de seguimiento ocular es:
Los seres humanos se comunican con el contacto visual. Al transmitir esa misma capacidad a las computadoras, estas podrán funcionar de una forma más parecida a la humana. Haz clic para tuitear
Para lograrlo, los psicólogos estudiaron a 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 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, los conos son los que permiten a los humanos 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 notablemente pequeña. Fuera del área de visión foveal está la región periférica, donde la nitidez disminuye de forma considerable.
Por eso, para procesar información visual detallada de interés, el ojo tiene que moverse.
Este equilibrio entre una visión central de alta resolución y una visión periférica de baja resolución es justamente lo que hace posible la tecnología de seguimiento ocular.
Movimientos oculares
El ojo realiza varios movimientos, como la vergencia o la torsión. Sin embargo, los más relevantes que se miden con el seguimiento ocular son las fijaciones, los movimientos sacádicos y la persecución suave.
Las fijaciones ocurren cuando el ojo se detiene para recopilar datos visuales. Aunque su duración es muy variable, mientras más larga es una fijación, más información visual se procesa.
Los movimientos sacádicos son “saltos” rápidos que hace el ojo entre fijaciones en un entorno estático. El ojo pasa de un objeto de interés a otro para adquirir nuevos datos visuales en alta resolución.
Por la extrema velocidad de los movimientos sacádicos, la visión se suprime durante ellos. Por eso no son tan importantes en el seguimiento de la mirada como las fijaciones. Aun así, revelan información sobre el recorrido de las fijaciones y la atención visual.
La persecución suave es el movimiento ocular que ocurre al mirar un objeto en movimiento y seguirlo. Como durante la persecución suave sí se capta 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 video permite medir y analizar el tamaño de la pupila. Para obtener datos precisos de seguimiento de la pupila, el entorno debe estar rigurosamente controlado.
En condiciones de prueba adecuadas, se puede observar y monitorear la dilatación de la pupila como resultado de:
- Estímulos emocionales fuertes
- Atención intensa
- La iluminación
- La carga de la memoria de trabajo
Atención visual
Y lo más importante: el seguimiento ocular facilita el estudio de la atención visual.
Como los recursos para procesar imágenes son limitados, el cerebro selecciona la información visual relevante con base en:
- El interés: la decisión consciente o inconsciente de mirar un objeto
- El entorno: los elementos que se detectan con la visión periférica
En el ámbito académico, el análisis de la atención visual lleva a entender los mecanismos de la atención en general. Arroja luz sobre el procesamiento cognitivo que ocurre 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 la investigación cualitativa o en la cuantitativa?
En el contexto de los métodos de investigación, el seguimiento ocular se usa tanto en la investigación cualitativa como en la cuantitativa.
| Investigación cualitativa |
Investigación cuantitativa |
| ✓ Interpretación del comportamiento | ✓ Variable dependiente |
| ✓ Usabilidad (UX/UI) | ✓ Pruebas A/B |
| ✓ Entrevistas retrospectivas | ✓ Medición de estímulos |
Seguimiento ocular convencional vs. seguimiento ocular 3D
Mientras que el seguimiento ocular convencional enfrenta una serie de limitaciones, el seguimiento ocular 3D para sensores de profundidad resuelve esos retos 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)
Al momento de escribir este artículo, Eyeware es una de las pocas empresas que ofrecen públicamente una solución comercial de seguimiento ocular para cámaras 3D.
El software de codificación de la mirada 3D en tiempo real de Eyeware, GazeSense, ofrece una solución sencilla para obtener datos de seguimiento ocular cuantitativos y cualitativos. Descubre aquí cómo puede ayudar a tus proyectos de negocio, 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. Después, 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 cuanto al seguimiento ocular PCCR, Pupil Center Corneal Reflection (PCCR, reflejo corneal del centro de la pupila) es el nombre formal del método principal que usa el seguimiento ocular, en el que se monitorean ópticamente la pupila y los reflejos de la córnea.
La posición del ojo, el punto de mirada y los movimientos oculares se calculan con algoritmos matemáticos avanzados.
Después, la información registrada se convierte en datos en bruto que el software de seguimiento ocular procesa posteriormente.
Cómo funcionan los eye trackers con la calibración
Para lograr precisión y exactitud en el seguimiento ocular, hay que tomar en cuenta la falta de alineación entre los ejes óptico y visual. Aunque el eje óptico se puede medir visiblemente, la ubicación de la fóvea está desviada unos cuantos grados.
Fuente: Dorland’s Medical Dictionary for Health Consumers. (2007).
Esto requiere una corrección (calibración) para asegurar que las posiciones de la pupila y de la mirada coincidan.
Antes de iniciar un experimento, el sistema se calibra monitoreando las posiciones de la pupila en uno o más puntos predefinidos.
Datos
Tras calcular un punto de mirada, los datos en bruto aparecen en forma de coordenada XY. La coordenada XY indica hacia dónde está mirando un participante en la pantalla. Después, el seguimiento de la mirada entrega coordenadas según su frecuencia de muestreo.
Normalmente se usan herramientas de software para el seguimiento ocular y el procesamiento de los datos, es decir, para identificar fijaciones y movimientos sacádicos. Las fijaciones suelen aparecer como puntos cuyo tamaño corresponde a la duración del movimiento. Los movimientos sacádicos son las líneas que conectan esos puntos.
Estas acciones ayudan a limpiar los datos en bruto 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 usa diversas métricas y visualizaciones para examinar los datos recopilados.
Fijaciones
Junto con los movimientos sacádicos, las fijaciones forman un scanpath, es decir, la trayectoria 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: el tiempo total de la primera fijación
- Número de fijaciones: cuántas fijaciones ocurrieron dentro de un AOI
- Duración promedio de la fijación: mientras mayor sea la duración promedio de la fijación, más atractiva es un AOI para el participante
- Secuencias de fijación: formadas por la ubicación y el tiempo de cada fijación
Puntos y gráficos de mirada
Mientras que un punto de mirada revela hacia dónde está mirando un participante, un gráfico de mirada permite visualizar el scanpath. Los gráficos de trayectoria de la mirada muestran el orden cronológico en que ocurrieron las fijaciones y los movimientos sacádicos.
Los gráficos de mirada agregados se usan para evaluar los scanpaths de varios participantes y, en última instancia, identificar patrones de comportamiento.
Áreas de interés (AOI)
Para evaluar distintas métricas de fijación, se usan áreas de interés (AOI) que seleccionan regiones específicas de una escena.
Para delimitarlas, las AOI se dibujan sobre la imagen, alrededor de los elementos que se eligen para comparar.
- Proporción: el número de participantes que fijaron la mirada en un AOI
- Tiempo de permanencia: cuánto tiempo se pasó viendo 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 muestra cómo se distribuyen las fijaciones y los puntos de mirada. Se usan tonos verdes, amarillos y rojos para mostrar la densidad de los puntos de mirada en partes específicas del AOI.
El seguimiento ocular y los mapas de calor funcionan con un principio: mientras más fijaciones haya en un área, más roja se verá esa región.
Mapas de enfoque u opacidad
Un mapa de opacidad, también llamado mapa de enfoque, muestra la misma información que un mapa de calor, pero de otra manera.
En lugar de cubrir las áreas que recibieron más atención visual, un mapa de enfoque u opacidad las resalta con claridad. A su vez, las áreas con menos fijaciones se oscurecen.
Medidas
La unidad de medida estándar en el seguimiento ocular es el punto de mirada:
1 punto de mirada = 1 muestra en bruto de seguimiento ocular
Por ejemplo: 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 hacer el seguimiento a entre 120 Hz y 1000 Hz aproximadamente (y algunos incluso hasta alrededor de 2000 Hz).
Los promedios de velocidad y frecuencia de los movimientos oculares son:
- Fijación
- De 100 a más de 600 milisegundos
- Duración habitual: 100-300 milisegundos
- Frecuencia típica: alrededor de 3 Hz
- Movimiento sacádico
- 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 capture 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, normalmente se necesitan dos tipos de software en el proceso de seguimiento ocular convencional:
- 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 (por ejemplo, lentes frente a dispositivos de pantalla)
- Un eye tracker específico
- Distintos estímulos (por ejemplo, estáticos frente a dinámicos)
Sin embargo, existen varias soluciones de software integradas tanto para la adquisición como para el análisis de datos.
Sin importar el software que elijas, algunas características clave a tomar en cuenta son:
- Exactitud
- Tiempo de calibración
- Distancia óptima
- Latencia
- Frecuencia de muestreo
- Ángulos de seguimiento
- Rango de movimiento de la cabeza
- Tiempo de recuperación
Seguimiento ocular sin lentes: ¿cómo funciona el seguimiento de la mirada 3D de Eyeware?
La solución de software de seguimiento ocular de vanguardia de Eyeware usa cámaras con sensor de profundidad para facilitar la interacción persona-máquina en 3D.
GazeSense anota objetos de interés 3D y entrega datos en tiempo real para estudios simultáneos con varias personas. Así, ofrece información sobre la atención, la intención, el interés y el nivel de involucramiento.
Sin necesidad de lentes ni de otros trackers que se llevan puestos, este software premiado funciona con una variedad de dispositivos de consumo y a la medida con tecnología de sensores de profundidad. De smartphones a kits de desarrollo, laptops o periféricos para gaming, GazeSense es compatible con cámaras estereoscópicas, de luz estructurada y ToF, así como con sensores 3D a la medida.
El software de seguimiento de la mirada 3D tiene aplicaciones en muchos campos, como la industria automotriz, la robótica, los dispositivos de consumo, el gaming, el retail y la publicidad.
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Hardware: ¿qué es un eye tracker?
En esencia, el seguimiento ocular 2D convencional requiere un dispositivo que mida la actividad, conocido como eye tracker.
Hoy, los eye trackers son remotos (de pantalla) o móviles/portátiles (dispositivos montados en la cabeza, como lentes o visores de realidad virtual).
Remotos: dispositivos de pantalla
Para seguir la actividad ocular a distancia en un entorno controlado, normalmente se usan dispositivos de pantalla.
El participante se sienta frente a un monitor o una laptop que tiene un panel o una unidad independiente montada debajo o cerca de la pantalla. Después, se le presentan estímulos multimedia, como fotografías, sitios web, videos o juegos, para provocar, registrar y analizar los movimientos oculares.
En general, los eye trackers de pantalla aportan insights sobre la atención visual a desarrolladores o investigadores al recopilar información ocular de alta calidad en un entorno de prueba estático.
Móviles: lentes de seguimiento ocular y visores de realidad virtual
Los dispositivos de seguimiento ocular que se llevan puestos se recomiendan para estudios de comportamiento en escenarios 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. Sin embargo, los trackers móviles, como los lentes, pueden volverse inestables en ciertas condiciones de prueba, por ejemplo cuando los participantes hacen deporte.
En aplicaciones de realidad virtual, el seguimiento ocular puede permitir al participante controlar funciones con solo mirar un botón virtual específico.
Los visores de realidad virtual con seguimiento de la mirada se pueden usar para:
- Capacitación profesional en campos industriales
- Entretenimiento interactivo
- Pruebas de atención visual en retail, y más.
En resumen, si los experimentos necesitan que los participantes respondan en entornos naturales y dinámicos, los eye trackers que se llevan puestos son la mejor solución.
Seguimiento ocular vs. seguimiento de la cabeza
La diferencia entre el seguimiento ocular y el seguimiento de la cabeza es sencilla.
Aunque ambos procesos implican monitorear posiciones y movimientos, el primero solo sigue los ojos, mientras que el segundo solo registra la actividad de la cabeza.
Combinadas, las dos tecnologías aportan datos todavía más valiosos y crean una experiencia de usuario más rica en aplicaciones como el gaming.
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. Haz clic para tuitear
Hasta ahora, la tecnología ha permitido avances enormes en la ciencia cognitiva, el neuromarketing, la IA, la seguridad laboral y muchos otros campos de interés para la investigación y los negocios.
Campos de uso del seguimiento ocular: ¿para qué sirve?
Como se predijo, el seguimiento ocular ya revolucionó la forma en que los humanos se comunican con los dispositivos y viceversa.
Aun así, todavía falta desarrollar la tecnología de seguimiento ocular para que todos los dispositivos de consumo la incluyan. Mientras tanto, sigue ayudando a académicos, desarrolladores y anunciantes a obtener insights sin igual sobre el comportamiento humano consciente e inconsciente.
Investigación
Como ya mencionamos, el seguimiento ocular hace aportes importantes tanto a la investigación cualitativa como a la cuantitativa. En el contexto académico, la tecnología puede usarse como herramienta para:
- Estudiar el comportamiento visual
- Evaluar los mecanismos de la atención
- Medir la respuesta a estímulos visuales
- Entender los patrones de aprendizaje
- Comparar el comportamiento de grupos
Automotriz
El seguimiento ocular desempeña un papel importante en la seguridad en la industria automotriz. La tecnología puede ayudar a detectar si el conductor tiene sueño o está distraído y a prevenir accidentes de auto.
Con el seguimiento ocular 3D, el conductor está monitoreado y recibe asistencia mediante una interacción apoyada en la mirada. Haz clic para tuitear
Al incorporar la tecnología en tableros inteligentes, funciones como los HUD de realidad aumentada y el copiloto virtual se vuelven una parte central de la experiencia de manejo.
Psicología
En el campo de la psicología, el seguimiento de la mirada permite estudiar los procesos cognitivos. Por ejemplo, la memoria, la resolución de problemas, el lenguaje, la toma de decisiones, la percepción y la atención en general.
La neurociencia usa el seguimiento ocular para estudiar y detectar a tiempo enfermedades como el Parkinson, la esquizofrenia, el Alzheimer o el autismo. Por ejemplo, la tecnología ayudó 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 los especialistas en neuromarketing y los anunciantes a mayor escala.
Tanto en aplicaciones en línea como fuera de línea, el seguimiento de la mirada ayuda a determinar qué les interesa más de forma natural a los clientes y qué podrían ignorar por completo.
Además, los especialistas en neuromarketing ahora usan el seguimiento ocular y la codificación facial para medir las emociones ante estímulos multimedia.
Videojuegos y entretenimiento
El renderizado foveado, los gráficos envolventes y el control ampliado con la mirada son funciones de vanguardia en la industria de los videojuegos 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 computadoras y dispositivos móviles e incluso crear arte digital. Las personas que no pueden moverse ni hablar pueden comunicarse con las máquinas mediante los movimientos de los ojos.
La tecnología ha mejorado mucho la accesibilidad y ha permitido a los usuarios con discapacidad realizar diversas tareas en la computadora.
Retail
Los profesionales del retail también pueden usar el seguimiento ocular para generar analítica de atención en anaquel. En otras palabras, la tecnología de seguimiento de la mirada aporta insights sobre el comportamiento del comprador y su proceso de decisión de compra. Haz clic para tuitear
Así, los minoristas pueden hacer mejoras notables en el diseño de exhibidores, tiendas y empaques, así como en la distribución y el acomodo.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas del seguimiento ocular?
Sin duda, las ventajas de la tecnología de seguimiento ocular son muchas.
Beneficios
- Avances en campos como la IA, las ciencias sociales y la salud
- Tecnología de asistencia para personas con movilidad limitada
- Mejoras en la interfaz y la experiencia de usuario
- Apoyo a la seguridad en entornos de trabajo peligrosos
- Hallazgos de investigación de mercados de alta calidad
- Insights notables sobre la mente y el cuerpo humanos, al usarse 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 resolver.
Dificultades
- El efecto Hawthorne: una persona cambia su comportamiento al saber que la están observando (por ejemplo, en un estudio de investigación en un entorno de prueba)
- La interpretación (por ejemplo, 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 un participante entrecierra los ojos
- El problema del toque de Midas en las interfaces controladas con la mirada: cuando un usuario activa sin querer una acción no deseada
- La calibración que requiere el seguimiento ocular convencional
Buenas prácticas y ética
Realizar estudios y experimentos de seguimiento ocular implica una curva de aprendizaje.
Algunos de los procedimientos y consideraciones éticas que conviene tener en cuenta desde antes son:
- Informar a cada participante sobre el propósito, los procedimientos, los posibles riesgos (si los hay) y los beneficios del experimento
- Asegurarse de que cada participante dé su consentimiento pleno para participar en el estudio
- Preparar un entorno de prueba eficaz: luz equilibrada, sin distracciones y con el equipo de seguimiento ocular ajustado
- Capacitar a los participantes para que se familiaricen con el equipo y los procedimientos de seguimiento ocular
¿Vale la pena explorar el seguimiento ocular?
Por supuesto.
Desde sus inicios, la tecnología de seguimiento ocular ha abierto el camino a avances monumentales en innumerables campos.
La industria del seguimiento de la mirada prevé un crecimiento continuo en los próximos años, que ayudará a:
- Ingenieros de I+D a encontrar soluciones reales con tecnología de vanguardia
- Líderes de innovación a implementar soluciones creativas y de punta
- Desarrolladores a crear sistemas más eficaces para resolver retos actuales e inminentes
- Especialistas en marketing a crear pruebas de concepto (POC) y mejorar la experiencia del consumidor
- Profesores e investigadores a abrir nuevos caminos hacia un mundo mejor
- Neurocientíficos a obtener insights sin precedentes sobre trastornos cognitivos graves
- Estudiantes a contribuir al desarrollo de la tecnología del futuro
¿Listo para probarlo? Nuestra app para webcam con IA ofrece funciones de productividad y privacidad. Prueba Beam Eye Tracker sin riesgo.