Förstå Eye Tracking och hur det kan fungera för dig: definitioner, mätvärden och applikationer

Eye tracking är en avgörande teknik för att hjälpa oss att förstå mänskligt beteende och de underliggande tankeprocesserna. Dess applikationer är obegränsade, både i forskning och kommersiell användning.

Sammantaget ger ögon- och blickspårningsteknik ovärderlig insikt och möjligheter. För att ta upp dess komplexitet, låt oss utforska de grundläggande frågorna av vad är eye tracking, hur det fungerar, och vilka är dess tillämpningar.

Vad är Eye Tracking?

Eye tracking enables mätning av ögonrörelser, ögonpositioner och blickpunkter through various technological processes. Med andra ord, eye tracking identifierar och övervakar en persons visuell uppmärksamhet när det gäller plats, objekt och varaktighet.

Eye tracking-teknik nämns ofta om:

  • Mätning av blinkmönster
  • Identifiering av vad ett ämne ignorerar/inte tittar på
  • Bedömning av pupillens reaktion när den presenteras med visuella/emotionella stimuli
  • Underlättande av människa-datorinteraktion och maskininlärning.

Grunderna för ögonspårning och blickspårning

Utgångspunkten för vilken eyetracking-tekniken grundades är:

Människor kommunicerar via ögonkontakt. Genom att föra över just den egenskapen till datorer kommer de att kunna fungera på ett mer mänskligt sätt. Click To Tweet

För att göra det studerade psykologer, i detalj, ögats fysiologi och anatomi och de kognitiva operationerna i samband med det visuella systemet.

Anatomiska aspekter

Hjärnan bearbetar bilder genom ljusavkännande celler i näthinnan. Dessa stavceller och konceller upptäcker ljus som kommer in genom pupillen och skickar visuella data till hjärnan.

Medan det finns mycket färre konceller än stavceller i näthinnan, tillåter de förra människor att se i hög upplösning och fullfärg.

Eye Anatomy

Källa: Blausen.com personal (2014). "Medical Gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.

Konceller är inne fovea, mitten av synfältet. Fovea är den region med högst synskärpa i ögat, men den är anmärkningsvärt liten. Utanför området för foveal syn finns den perifera regionen, där klarheten minskar avsevärt.

Som ett resultat måste ögat röra sig för att bearbeta detaljerad visuell information av intresse.

Kompromissen med att ha ett högupplöst centralt seende och ett lågupplöst perifert seende är det som möjliggör eyetracking-teknik till att börja med.

Ögonrörelser

Ögat utför ett antal rörelser, såsom vergens eller vridning. De mest relevanta som mäts genom eyetracking är dock fixeringar, sackader, och smidig jakt.

Fixationer uppstår när ögat stannar för att samla in visuella data. Även om varaktigheten av en är mycket varierande, ju längre en fixering är, desto mer visuell information bearbetas.

Saccades är snabba "hopp" som ögat gör mellan fixeringarna i en statisk miljö. Ögat rör sig från ett objekt av intresse till ett annat med målet att skaffa ny visuell data i hög upplösning.

På grund av sackadernas extrema hastighet dämpas synen. De är alltså inte lika betydelsefulla i blickspårning som fixationer är. Ändå avslöjar de information om förloppet av fixationer och visuell uppmärksamhet.

Smidig jakt 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. 

Pupillstorlek

Dessutom tillåter videobaserad blickspårning mätning och analys av pupillstorlek. För att få korrekta pupillspårningsdata måste miljön kontrolleras noggrant.

Otillräckliga testförhållanden, pupillvidgning kan observeras och övervakas som ett resultat av:

  • Starka känslomässiga stimuli
  • Akut uppmärksamhet
  • Belysning
  • Arbetsminnesbelastning

Visuell uppmärksamhet

Most importantly, visual eye tracking underlättar studiet av visuell uppmärksamhet.

På grund av den begränsade karaktären hos bildbehandlingsresurser väljer hjärnan selektivt relevant visuell information baserat på:

  • Intressera – det medvetna eller omedvetna beslutet att titta på ett föremål
  • Miljö – element som upptäcks genom perifert syn

Inom akademin leder undersökningen av visuell uppmärksamhet till förståelse för uppmärksamhetsmekanismer i allmänhet. Den belyser den kognitiva bearbetning som sker under utförandet av en given uppgift.

Av samma anledning är eyetracking och uppmärksamhetsanalys värdefulla även inom den kommersiella verksamheten.

Används eyetracking för kvalitativ eller kvantitativ forskning?

Inom ramen för forskningsmetoder används eyetracking för både kvalitativ och kvantitativ forskning.

Kvalitativ efterforskning

Kvantitativ forskning

Beteendetolkning Beroende variabel
Användbarhet (UX/UI) A/B-testning
Retrospektiva intervjuer Stimulimätning 

Standard kontra 3D Eye Tracking

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

  • Brett utbud
  • Spårning av flera personer
  • 3D-siktlinje
  • Ingen kalibrering
  • Software only (if eye tracking device integrates 3D camera)

När jag skrev detta stycke, Eyeware är det enda företaget i världen som offentligt erbjuder en kommersiell ögonspårningslösning för 3D-kameror.

Eyeware programvara för 3D-blickkodning i realtid GazeSense erbjuder en enkel lösning för att få kvantitativa och kvalitativa ögonspårningsdata. Upptäck här hur det kan hjälpa ditt företag, industri eller forskning – gazesense.com.

Hur fungerar Eye Tracking?

Eye tracking fungerar genom att följa ögonpositionen och rörelserna icke påträngande. En källa av osynligt nära-infrarött eller infrarött ljus lyser upp pupillen. Således genereras en reflektion på hornhinnan. En infraröd kamera kommer sedan att spela in den reflektionen, avgränsa pupillens mitt, härleda ögonrotation och bestämma blickriktningen.

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.

Ögonpositionen, blickpunkten och ögonrörelserna beräknas alla med hjälp av avancerade matematiska algoritmer.

Därefter blir den inspelade informationen rådata som eye tracking-programvaran sedan bearbetar. 

How Do Eye Trackers Work With Calibration

För att uppnå precision och noggrannhet i eyetracking måste användaren ta bristande anpassning mellan de optiska och visuella axlarna i beaktande. Medan den optiska axeln är synligt mätbar, är foveas placering avstängd med några grader.

Visual And Optic Axes

Källa: Dorlands medicinska ordbok för hälsokonsumenter. (2007).

Detta kräver korrektion (kalibrering) för att säkerställa att positionerna för pupillen och blicken är i linje.

Innan ett experiment startas kalibrerar systemet genom att övervaka pupillpositionerna för en eller flera fördefinierade punkter.

Data

Efter beräkningen av en blickpunkt visas rådata i form av en XY-koordinat. XY-koordinaten indikerar var en deltagare tittar på skärmen. Sedan matar blickspårningen ut koordinater enligt dess bildhastighetshastighet.

Mjukvaruverktyg används vanligtvis för eyetracking och bearbetning av data, nämligen att identifiera fixationer och saccader. Fixationer visas ofta som prickar med storlekar som motsvarar rörelsens varaktighet. Saccader är linjerna som förbinder fixeringspunkterna. 

Dessa åtgärder kan hjälpa till att rensa rådata innan visualiseringar genereras:

  • Minska brusdensiteten
  • Förbättra precisionen
  • Använd en klassificeringsalgoritm för ögonrörelser

Mätvärden och visualiseringar för Eye Tracking Data Analys

Från statiska till animerade representationer, ögonspårning och blickspårning en mängd olika mått och visualiseringar för inspektion de insamlade uppgifterna.

Fixationer

Tillsammans med sackader skapar fixationer en scanpath, dvs den väg som ett försökspersons ögon följer. Dessutom tillåter eye tracking mätning av:

  • Dags till första fixering (TTFF) – tiden mellan starten av en stimulans och fixeringen inom ett område av intresse (AOI). Detta ger insikt i visuell uppmärksamhet.
  • Första fixeringstiden – total tid för första fixering
  • Fixeringsräkning – hur många fixeringar som ägde rum inuti en AOI
  • Genomsnittlig fixeringstid – Ju längre den genomsnittliga fixeringstiden är, desto mer attraktiv är en AOI för respondenten
  • Fixeringssekvenser – består av fixeringsplats och tidpunkt för fixering

Blickpunkter & sidlots

WhiNär en blickpunkt avslöjar var en respondent tittar, underlättar en blickplot visualiseringen av skanningsvägen. Gaze path plots skildrar den kronologiska ordningen i vilken fixationer och saccader utfördes.

Aggregerade blickplottar används för att bedöma scanpaths för flera respondenter för att i slutändan identifiera beteendemönster.

Intresseområden (AOI)

För att bedöma olika fixeringsmått, används områden av intresse (AOI) för att välja specifika regioner i en scen.

Dim Eye Tracking Area Of Interest
Dimljus – Miljö i bilen
Bright Eye Tracking Area Of Interest
Starkt ljus – kontorsmiljö

För avgränsning ritas AOI:erna på bilden, runt de element som valts för jämförelse.

  • Förhållande – antalet deltagare som fixerat sig vid en AOI
  • Dwell tid – hur mycket tid som ägnades åt att titta på en AOI, dvs observationens varaktighet
  • Antal observationer – antalet gånger en deltagare återbesökte en AOI

Värmekartor

Som ett visualiseringsverktyg illustrerar en värmekarta hur fixationer och blickpunkter är fördelade. Gröna, gula och röda toner används för att visa tätheten av blickpunkter i specifika delar av AOI.

Eye Tracking Heat Map Light
Vit bakgrund värmekarta prov
Eye Tracking Heat Map Dark Background
Svart bakgrund värmekarta prov

Eye tracking och värmekartor fungerar på principen att fler fixeringar sker i ett visst område, desto rödare blir regionen.

Fokus/opacitetskartor

En opacitetskarta, enlså känd som en fokuskarta, visar samma information som en värmekarta men på ett annat sätt.

Istället för att täcka de områden som fick mest synl uppmärksamhet, en fokus/opacitetskarta framhäver dem tydligt. I sin tur mörknar de områden med minst fixationer.

Åtgärder

Standardmåttet för ögonspårning är blickpunkter:

1 blickpunkt = 1 rå eye tracking-prov

T.ex.: 60 Hz samplingsfrekvens = 60 separata blickpunkter/sekund (1 blickpunkt/16,7 millisekunder)

En konsumentögonspårningsenhet har en samplingsfrekvens som kan variera från 30 till 60 Hz. Forskningsdedikerade enheter kan spåra vid cirka 120 Hz till 1000 Hz (och vissa till och med upp till cirka 2000 Hz).

Medelvärden för ögonrörelsehastighet och frekvens är:

  • Fixering
    • Från 100 till över 600 millisekunder
    • Vanlig varaktighet: 100-300 millisekunder
    • Typisk frekvens: runt 3 Hz
  • Saccade
    • Från 20 till 120 millisekunder
    • Vanlig varaktighet: 20-40 millisekunder
    • Upp till 600-700 grader/sekund
    • Typisk frekvens: 4 gånger/sekund vid ca 4 Hz frekvens
  • Slät jakt – upp till 30 grader/sekund

Hårdvara och programvara: Gaze Tracking Tools

Eye tracking och gaze tracking behöver en enhet för att fånga information och ett system för att spåra och bearbeta den, dvs hårdvara och mjukvara.

Vad är Eye Tracking Software?

Även om funktionerna varierar från ett märke till ett annat, finns det vanligtvis två typer av programvara som måste användas i den vanliga ögonspårningsprocessen:

  • Programvara för skaffa och registrera data
  • Programvara för bearbetning och analys av data

Dessutom, beroende på utvecklaren, kan dedikerad programvara behövas för:

  • Olika typer av eyetrackers (t.ex. glasögon kontra skärmbaserade)
  • En specifik eyetracker
  • Olika stimuli (t.ex. statisk vs. dynamisk)

Det finns dock flera integrerade mjukvarulösningar tillgängliga för både datainsamling och analys.

Oavsett vilken programvara som väljs, några nyckelfunktioner att tänka på är:

  • Noggrannhet
  • Kalibreringstid
  • Optimalt avstånd
  • Latens
  • Samplingshastighet
  • Spårningsvinklar
  • Huvudrörelseomfång
  • Återhämtningstid

Ögonspårning utan glasögon: Hur fungerar Eyeware:s 3D Gaze Tracking?

Den toppmoderna mjukvarulösningen för ögonspårning som tillhandahålls av Eyeware använder djupavkännande kameror för att underlätta interaktion mellan människa och maskin i 3D.

GazeSense kommenterar 3D-objekt av intresse och matar ut data i realtid för samtidiga studier med flera personer. Som ett resultat ger den information om uppmärksamhet, avsikt, intresse och engagemang.

Utan att behöva glasögon eller andra bärbara spårare, den prisbelönta programvaran fungerar med en mängd olika konsument- och anpassade enheter med djupsensorteknologi. Från smartphones till utvecklingssatser, bärbara datorer eller kringutrustning för spel, GazeSense är kompatibel med stereoskopiska, strukturerade ljus- och ToF-kameror, samt anpassade 3D-sensorer.

Programvaran för 3D-blicksspårning har applikationer inom många områden, som bilindustrin, robotteknik, konsumentenheter, spel, detaljhandel och reklam.

För att ta reda på hur GazeSense kan optimera dina kommersiella eller akademiska ansträngningar genom multimodal interaktion mellan människa och maskin, kontakta vår kundframgångsspecialist.

Hårdvara: Vad är en Eye Tracker?

I grunden kräver standard 2D-ögonspårning en enhet för att mäta aktivitet, känd som en eyetracker.

I dag är eyetrackers det heller fjärrkontroll (skärmbaserad) eller mobil/bärbar (huvudmonterade enheter, såsom glasögon eller virtual reality-headset).

Fjärrkontroll: Skärmbaserade enheter

När du spårar ögonaktivitet på avstånd i en kontrollerad miljö används vanligtvis skärmbaserade enheter.

Deltagaren sitter framför en datorskärm eller bärbar dator, som har en panel eller fristående enhet monterad under eller på annat sätt nära skärmen. Sedan presenteras deltagaren för multimediastimuli – som fotografier, webbplatser, videor eller spel – för att trigga, spela in och analysera ögonrörelser.

Sammantaget ger skärmbaserade eyetrackers visuella uppmärksamhetsinsikter för utvecklare eller forskare genom att samla in ögonrelaterad information av hög kvalitet i en statisk testmiljö.

Mobil: Eye tracking-glasögon & VR-headset

Bärbara ögonspårningsenheter rekommenderas för beteendestudier i verkliga scenarier. De tillåter rörelse bortom "inloppslådan"-begränsningar som fastställs av stationära eyetrackers.

Huvudmonterade eyetrackers kan mäta ögonrörelser på nära håll. Icke desto mindre kan mobila spårare som glasögon bli instabila under vissa testförhållanden, till exempel deltagare som spelar sport.

I VR-applikationer, eye tracking kan låta respondenten kontrollera funktioner genom att bara titta på en viss virtuell knapp

VR-headset med blickspårning kan användas för:

  • Yrkesutbildning inom industriella områden
  • Interaktiv underhållning
  • Testar visuell uppmärksamhet i detaljhandeln och mer.

Eye Tracking Virtual Reality Experience

Allt som allt, om experiment behöver deltagarna att svara in naturliga, dynamiska omgivningar, bärbara eyetracker-enheter är den bästa lösningen.

Eye Tracking vs Head Tracking

Skillnaden mellan eyetracking och head tracking är enkel.

Medan båda processerna involverar övervakning av positioner och rörelser, spårar den förra bara ögonen medan den senare endast registrerar huvudaktivitet.

När de kombineras ger de två teknologierna ännu mer värdefull data och skapar en rik användarupplevelse i applikationer som spel.

Forskning och tillämpningar: Hur fungerar ögonspårning i verkliga situationer?

Tekniskt sett kan nästan alla scenarier med visuella element dra nytta av eyetracking och gaze tracking. Click To Tweet

Hittills har tekniken använts för att göra enorma framsteg inom kognitionsvetenskap, neuromarketing, AI, säkerhet på arbetsplatsen och många andra forsknings- och affärsområden av intresse.

Eye Tracking Användningsområden: Vad används det till?

Som förutspått, eye tracking har redan revolutionerat sättet människor kommunicerar med enheter och vice versa.

Ändå behöver vi fortfarande utveckla eyetracking-teknik så att alla vanliga konsumentenheter kommer att vara utrustade med den. Fram till dess fortsätter det att hjälpa akademiker, utvecklare och annonsörer att få oöverträffad insikt i medvetet och undermedvetet mänskligt beteende.

Forskning

Som redan nämnts har eyetracking betydande bidrag till både kvalitativ och kvantitativ forskning. I ett akademiskt sammanhang kan tekniken användas som ett verktyg för:

  • Visuell beteendestudie
  • Utvärdering av uppmärksamhetsmekanismer
  • Visuell stimuli svarsmätning
  • Inlärningsmönster insikt
  • Jämförelse av gruppbeteende

Bil

Eye tracking spelar en stor roll i säkerhet inom bilindustrin. Tekniken kan hjälpa till att upptäcka om föraren är dåsig eller distraherad, och hjälpa till att förhindra bilolyckor.

Med 3D-ögonspårning övervakas och assisteras föraren genom blickstödd interaktion. Click To Tweet

Genom att införliva tekniken i smarta instrumentpaneler blir funktioner som HUDs för förstärkt verklighet och virtuell co-pilot en central del av körupplevelsen.

Psykologi

Inom psykologiområdet möjliggör blickspårning studier av kognitiva processer. Exempel är minne, problemlösning, språk, beslutsfattande, perception och uppmärksamhet i allmänhet.

Neurovetenskap använder eyetracking för studier och tidig upptäckt av sjukdomar som Parkinsons, schizofreni, Alzheimers eller autism. Tekniken har till exempel hjälpt forskare visa igenkänning och förståelse av komplexa känslor hos vuxna med ASD.

Neuromarketing & reklam

Eftersom eyetracking-tekniken underlättar studiet av visuell uppmärksamhet, har den blivit ett användbart verktyg för neuromarknadsförare och annonsörer i en bredare skala.

I båda online och offline applikationer hjälper blickspårning att avgöra vad kunderna naturligtvis är mest intresserade av och vad de kan ignorera helt och hållet.

Dessutom använder neuromarknadsförare nu eyetracking och ansiktskodning för att mäta känslor när de utsätts för multimediastimuli.

TV-spel och underhållning

Foveated rendering, omslutande grafik och utökad blickkontroll är alla banbrytande funktioner inom spelindustrin som är möjliga genom eyetracking.

Användaren kan utforska omgivningen genom sin blick och interagera med olika delar av spelet bara genom att titta på dem.

På samma sätt har individer sedan flera år tillbaka kunnat styra tv-apparater bygger på samma principer.

Tillgänglighet

Genom eye tracking, personer med funktionsnedsättning kan styra datorer och mobila enheter och även skapa digital konst. Individer som inte kan röra sig eller tala kan kommunicera med maskiner genom ögonrörelser.

Tekniken har avsevärt förbättrat tillgängligheten och gjort det möjligt för funktionshindrade användare att utföra en mängd olika datorrelaterade uppgifter.

Detaljhandeln

Proffs inom detaljhandeln kan också använda eyetracking för att generera hylluppmärksamhetsanalyser. Med andra ord, teknik för blickspårning ger insikter om kunders beteende och köpbeslutsprocessen. Click To Tweet

Som ett resultat kan återförsäljare göra anmärkningsvärda förbättringar när det gäller visning, butik och förpackningsdesign, såväl som layout och distribution.

Vilka är fördelarna och nackdelarna med Eye Tracking?

Utan tvekan är fördelarna med eyetracking-teknik rikliga.

Fördelar

  • Framsteg inom områden som AI, samhällsvetenskap och sjukvård
  • Hjälpmedel för personer med begränsad rörlighet
  • Förbättringar av användargränssnitt och upplevelse
  • Säkerställande av säkerhet i farliga arbetsmiljöer
  • Marknadsundersökningsresultat av hög kvalitet
  • Anmärkningsvärda insikter i det mänskliga sinnet och kroppen, när de används med fler biosensorer som:
    • FEA (Ansiktsuttrycksanalys)
    • EKG (Elektrokardiogram)
    • EEG (Elektroencefalogram)
    • EDA (Elektrodermal aktivitet)
    • EMG (Elektromyograf)

Eftersom eyetracking fortsätter att vara en teknologi under utveckling, finns det fortfarande en mängd utmaningar som måste åtgärdas.

Svårigheter

  • Hawthorne-effekten – en person ändrar sitt beteende med att veta att de är under observation (t.ex. en forskningsstudie i en testmiljö)
  • Tolkning (t.ex. ett högre eller lägre antal fixeringar kan ange olika slutsatser baserat på sammanhang)
  • Skining – metoden för elevcentrum hornhinnereflektion (PCCR) är inte effektiv när en deltagare kisar
  • Midas beröringsproblem i blickkontrollerade gränssnitt – när en användare oavsiktligt utlöser en oönskad handling
  • Enklare kalibrering för standard eyetracking

Bästa praxis och etik

Genomför eyetracking studier och experiment har en inlärningskurva. 

Bara några av de procedurer och etiska överväganden som bör erkännas i förväg är:

  • Informera varje deltagare om syftet, procedurerna, potentiella risker (om några) och fördelarna med ett experiment
  • Se till att varje deltagare tillhandahåller sitt fullt samtycke att delta i studien
  • 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

Är Eye Tracking värt att utforska?

Absolut.

Sedan den första utvecklingen har eyetracking-teknik banat väg för monumentala framsteg inom otaliga områden.

Blickspårningsbranschen projicerar kontinuerlig tillväxt under de kommande åren och hjälper till: 

  • FoU-ingenjörer hitta verkliga lösningar med banbrytande teknik
  • Innovationsledare implementera kreativa, toppmoderna lösningar
  • Utvecklare bygga mer effektiva system för att lösa nuvarande och överhängande utmaningar  
  • Marknadsförare skapa POC och förbättra konsumentupplevelsen
  • Professorer och forskare bryta ny mark och bana väg för en bättre värld
  • Neuroforskare få oöverträffad insikt i allvarliga kognitiva störningar
  • Studenter bidra till att utveckla framtidens teknik

Vi hjälper dig gärna att prova 3D-blickkodning i realtid med vår programvara. Nå ut till Eyeware-teamet med ett direktmeddelande.