眼動追蹤是協助我們理解人類行為及其背後思考過程的關鍵技術。無論在研究還是商業用途上，它的應用都無可限量。

整體而言，眼動與視線追蹤技術能提供極為寶貴的洞察與機會。為了拆解它的複雜性，我們來探討幾個基本問題：什麼是眼動追蹤、它如何運作，以及它有哪些應用。

什麼是眼動追蹤？

眼動追蹤透過各種技術程序，量測眼球運動、眼睛位置與注視點 。換句話說，眼動追蹤能從位置、物件與時間長短等面向，辨識並監測一個人的視覺注意力。

提到眼動追蹤技術，經常涉及：

量測眨眼模式
辨識受試者忽略或沒有看的東西
評估受試者面對視覺或情緒刺激時的瞳孔反應
促進人機互動與機器學習。

眼動追蹤與視線追蹤基礎

眼動追蹤技術建立在這樣的前提上：

人類透過眼神交流溝通。把這項特質賦予電腦，電腦就能以更像人的方式運作。分享到 Twitter

為此，心理學家詳細研究了眼睛的生理與解剖構造，以及與視覺系統相關的認知運作。

解剖學面向

大腦透過視網膜中的感光細胞處理影像。這些桿細胞與錐細胞會偵測從瞳孔進入的光線，並把視覺資料傳送到大腦。

雖然視網膜中的錐細胞遠少於桿細胞，但正是錐細胞讓人類能以高解析度與全彩看見世界。

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

錐細胞位於中央小凹，也就是視野的中心。中央小凹是眼睛中視覺敏銳度最高的區域，但面積非常小。中央視覺以外是周邊區域，清晰度會大幅下降。

因此，為了處理感興趣之物的細節視覺資訊，眼睛必須移動。

正是這種高解析度中央視覺與低解析度周邊視覺之間的取捨，才讓眼動追蹤技術得以實現。

眼球運動

眼睛會執行多種運動，例如輻輳運動或扭轉運動。不過，眼動追蹤量測的最主要運動是凝視、掃視與平滑追蹤。

凝視是眼睛停下來蒐集視覺資料的時候。雖然每次凝視的時間長短差異很大，但凝視越久，處理的視覺資訊就越多。

掃視是在靜態環境中，眼睛在兩次凝視之間快速「跳動」的動作。眼睛會從一個感興趣的物件移到另一個，目的是取得新的高解析度視覺資料。

由於掃視速度極快，期間視覺會受到抑制。因此，在視線追蹤中，掃視不像凝視那麼重要。但它確實能透露凝視的走向與視覺注意力的相關資訊。

平滑追蹤是注視並跟隨移動中物體時所產生的眼球運動。由於平滑追蹤期間仍能接收視覺資訊，這種運動對眼動追蹤而言具有參考價值。

瞳孔大小

此外，以影像為基礎的視線追蹤也能量測並分析瞳孔大小。要取得準確的瞳孔追蹤數據，必須嚴格控制環境。

在適當的測試條件下，可以觀察並監測下列因素所引起的瞳孔放大：

強烈的情緒刺激
高度專注
光照
工作記憶負荷

視覺注意力

最重要的是，視覺眼動追蹤有助於研究視覺注意力。

由於影像處理資源有限，大腦會根據以下因素選擇相關的視覺資訊：

興趣：有意識或無意識地決定看向某個物件
環境：透過周邊視覺察覺到的元素

在學術界，研究視覺注意力有助於理解一般的注意力機制，也能揭示執行特定任務時所發生的認知處理過程。

基於同樣的原因，眼動追蹤與注意力分析在商業領域中也極具價值。

眼動追蹤用於質性研究還是量化研究？

就研究方法而言，眼動追蹤同時用於質性與量化研究。

質性研究	量化研究
✓ 行為詮釋	✓ 依變項
✓ 易用性（UX/UI）	✓ A/B 測試
✓ 回溯式訪談	✓ 刺激量測

傳統眼動追蹤與 3D 眼動追蹤

傳統眼動追蹤面臨一連串限制，而用於深度感測器的 3D 眼動追蹤則以下列方式解決這些挑戰：

大範圍追蹤
多人追蹤
3D 視線
不需要校正
純軟體（若眼動追蹤裝置已整合 3D 攝影機）

在撰寫本文時，Eyeware 是少數公開提供 3D 攝影機商用眼動追蹤解決方案的公司之一。

Eyeware 的即時 3D 視線編碼軟體 GazeSense，讓你能輕鬆取得量化與質性的眼動追蹤數據。了解它如何協助你的商業、工業或研究工作：gazesense.com。

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眼動追蹤如何運作？

眼動追蹤以非侵入的方式追蹤眼睛的位置與運動。一個看不見的近紅外線或紅外線光源會照亮瞳孔，在角膜上產生反射。接著，紅外線攝影機會記錄這個反射，界定瞳孔中心、推算眼球轉動，並判斷視線方向。

就 PCCR 眼動追蹤而言，瞳孔中心角膜反射（Pupil Center Corneal Reflection，PCCR）是眼動追蹤主要方法的正式名稱，也就是以光學方式監測瞳孔與角膜反射。

眼睛位置、注視點與眼球運動，都是以先進的數學演算法計算得出。

之後，記錄下來的資訊會成為原始數據，再交由眼動追蹤軟體處理。

眼動儀如何透過校正運作

要讓眼動追蹤達到精確度與準確度，使用者必須考慮光軸與視軸之間的偏差。光軸可以直接量測，但中央小凹的位置會偏離幾度。

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

這需要進行修正（校正），以確保瞳孔位置與視線一致。

開始實驗前，系統會針對一個或多個預先定義的點監測瞳孔位置，藉此完成校正。

數據

計算出注視點後，原始數據會以 XY 座標的形式呈現。XY 座標代表受試者正在看螢幕上的哪個位置。接著，視線追蹤會依其影格速率輸出座標。

眼動追蹤與數據處理通常會使用軟體工具，主要用來辨識凝視與掃視。凝視通常以圓點呈現，圓點大小對應凝視的持續時間；掃視則是連接這些凝視圓點的線條。

在產生視覺化呈現之前，以下做法有助於清理原始數據：

降低雜訊密度
提升精確度
套用眼球運動分類演算法

眼動追蹤數據分析的指標與視覺化呈現

從靜態到動態的呈現方式，眼動追蹤與視線追蹤會使用各種指標與視覺化工具來檢視蒐集到的數據。

凝視

凝視與掃視共同構成掃視路徑，也就是受試者眼睛移動的路徑。此外，眼動追蹤還能量測：

首次凝視時間（TTFF）：從刺激出現到在興趣區域（AOI）內產生凝視之間的時間，可提供關於視覺注意力的洞察。
首次凝視持續時間：第一次凝視的總時間
凝視次數：在一個 AOI 內發生了幾次凝視
平均凝視持續時間：平均凝視持續時間越長，代表該 AOI 對受試者越有吸引力
凝視序列：由凝視位置與凝視時間組成

注視點與軌跡圖

注視點顯示受試者正在看哪裡，而視線軌跡圖則能將掃視路徑視覺化。視線路徑圖會依時間順序描繪凝視與掃視的發生過程。

彙整式視線軌跡圖用於評估多位受試者的掃視路徑，最終找出行為模式。

興趣區域（AOI）

為了評估各種凝視指標，會使用興趣區域（AOI）來選取場景中的特定區域。

為了界定範圍，AOI 會畫在影像上，圍住選定要比較的元素。

比例：凝視過某個 AOI 的受試者人數
停留時間：觀看某個 AOI 所花的時間，也就是觀察的持續時間
觀察次數：受試者重新回看某個 AOI 的次數

熱點圖

熱點圖是一種視覺化工具，用來呈現凝視與注視點的分布情形。它以綠色、黃色與紅色調，顯示 AOI 特定區域內注視點的密度。

眼動追蹤熱點圖的原理是：某個區域發生的凝視越多，該區域就會越紅。

焦點圖／透明度圖

透明度圖又稱焦點圖，呈現的資訊與熱點圖相同，只是方式不同。

焦點圖／透明度圖不是覆蓋獲得最多視覺注意力的區域，而是讓這些區域清楚顯現；相對地，凝視最少的區域則會變暗。

量測單位

眼動追蹤的標準量測單位是注視點：

1 個注視點 = 1 個原始眼動追蹤樣本

例如：60 Hz 取樣率 = 每秒 60 個獨立注視點（每 16.7 毫秒 1 個注視點）

消費級眼動追蹤裝置的取樣率介於 30 到 60 Hz 之間。研究專用設備的追蹤頻率約為 120 Hz 到 1000 Hz（有些甚至高達約 2000 Hz）。

眼球運動速度與頻率的平均值如下：

凝視
- 從 100 毫秒到超過 600 毫秒
- 一般持續時間：100 至 300 毫秒
- 典型頻率：約 3 Hz

掃視
- 從 20 到 120 毫秒
- 一般持續時間：20 至 40 毫秒
- 最高可達每秒 600 至 700 度
- 典型頻率：每秒 4 次，約 4 Hz

平滑追蹤：最高每秒 30 度

硬體與軟體：視線追蹤工具

眼動追蹤與視線追蹤需要一台擷取資訊的裝置，以及一套追蹤並處理資訊的系統，也就是硬體與軟體。

什麼是眼動追蹤軟體？

雖然各品牌的功能不盡相同，但傳統眼動追蹤流程通常需要使用兩種軟體：

擷取與記錄數據的軟體
處理與分析數據的軟體

此外，視開發商而定，可能還需要專用軟體來支援：

不同類型的眼動儀（例如眼鏡式與螢幕式）
特定的眼動儀
不同的刺激（例如靜態與動態）

不過，市面上也有數種同時支援數據擷取與分析的整合式軟體解決方案。

無論選擇哪種軟體，都應考量以下幾項關鍵特性：

準確度
校正時間
最佳距離
延遲
取樣率
追蹤角度
頭部活動範圍
恢復時間

不戴眼鏡的眼動追蹤：Eyeware 的 3D 視線追蹤如何運作？

Eyeware 提供的尖端眼動追蹤軟體解決方案，運用深度感測攝影機，讓 3D 人機互動更輕鬆。

GazeSense 能標註 3D 關注物件，並即時輸出數據，支援同時進行的多人研究。因此，它能提供關於注意力、意圖、興趣與投入程度的資訊。

這套屢獲獎項的軟體不需要眼鏡或其他穿戴式追蹤器，可搭配各種採用深度感測技術的消費性與客製化裝置使用。從智慧型手機、開發套件、筆電到遊戲周邊，GazeSense 都能相容於立體視覺、結構光與 ToF 攝影機，以及客製化 3D 感測器。

這套 3D 視線追蹤軟體可應用於許多領域，例如汽車、機器人、消費性裝置、遊戲、零售與廣告。

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硬體：什麼是眼動儀？

基本上，傳統 2D 眼動追蹤需要一台量測眼部活動的裝置，也就是眼動儀。

如今，眼動儀分為遠距式（螢幕式）與行動式／穿戴式（頭戴裝置，例如眼鏡或虛擬實境頭戴裝置）。

遠距式：螢幕式裝置

在受控環境中遠距追蹤眼部活動時，通常會使用螢幕式裝置。

受試者坐在電腦螢幕或筆電前，螢幕下方或附近裝有面板或獨立裝置。接著，研究人員會向受試者呈現照片、網站、影片或遊戲等多媒體刺激，藉此引發、記錄並分析眼球運動。

整體而言，螢幕式眼動儀能在靜態的測試環境中蒐集高品質的眼部相關資訊，為開發者或研究人員提供視覺注意力洞察。

行動式：眼動追蹤眼鏡與 VR 頭戴裝置

穿戴式眼動追蹤裝置適合用於真實情境中的行為研究。它們讓受試者能自由移動，不受固定式眼動儀的「頭部活動範圍」限制。

頭戴式眼動儀可以近距離量測眼球運動。不過，在某些測試條件下，例如受試者正在運動時，眼鏡這類行動式追蹤器可能會變得不穩定。

在 VR 應用中，眼動追蹤能讓使用者只要看著特定的虛擬按鈕，就能控制功能。

具備視線追蹤功能的 VR 頭戴裝置可用於：

工業領域的專業訓練
互動娛樂
零售業的視覺注意力測試等。

總而言之，如果實驗需要受試者在自然、動態的環境中做出反應，穿戴式眼動儀就是最佳解決方案。

眼動追蹤與頭部追蹤

眼動追蹤與頭部追蹤的差異很簡單。

兩者都涉及監測位置與動作，但前者只追蹤眼睛，後者只記錄頭部活動。

兩項技術結合後，能提供更有價值的數據，並在遊戲等應用中創造豐富的使用者體驗。

研究與應用：眼動追蹤在真實世界中如何運作？

從技術上來說，幾乎任何包含視覺元素的情境，都能從眼動追蹤與視線追蹤中受益。分享到 Twitter

到目前為止，這項技術已在認知科學、神經行銷學、AI、職場安全，以及許多其他研究與商業領域，帶來了巨大的進展。

眼動追蹤的應用領域：它用來做什麼？

正如預測，眼動追蹤已經徹底改變了人與裝置之間的溝通方式，反之亦然。

不過，眼動追蹤技術仍需持續發展，才能讓每一台標準消費性裝置都配備這項功能。在那之前，它會持續協助學者、開發者與廣告業者，對人類有意識與潛意識的行為取得無與倫比的洞察。

研究

如前所述，眼動追蹤對質性與量化研究都有重大貢獻。在學術領域，這項技術可作為以下用途的工具：

視覺行為研究
注意力機制評估
視覺刺激反應量測
學習模式洞察
群體行為比較

汽車

眼動追蹤在汽車產業的安全上扮演重要角色。這項技術能協助偵測駕駛是否睏倦或分心，進而預防車禍。

透過 3D 眼動追蹤，駕駛能藉由視線輔助的互動，獲得監控與協助。分享到 Twitter

將這項技術整合到智慧儀表板中，擴增實境 HUD 與虛擬副駕駛等功能，就會成為駕駛體驗的核心。

心理學

在心理學領域，視線追蹤讓研究認知過程成為可能，例如記憶、解決問題、語言、決策、感知與一般的注意力。

神經科學運用眼動追蹤研究並及早偵測帕金森氏症、思覺失調症、阿茲海默症或自閉症等疾病。例如，這項技術已協助研究人員證實自閉症類群障礙（ASD）成人能辨識並理解複雜情緒。

神經行銷與廣告

由於眼動追蹤技術有助於研究視覺注意力，它已成為神經行銷人員與廣告業者更廣泛使用的實用工具。

無論是線上還是線下應用，視線追蹤都能協助判斷顧客天生最感興趣的是什麼，以及他們可能完全忽略的是什麼。

此外，神經行銷人員現在也結合眼動追蹤與臉部編碼，量測人們接觸多媒體刺激時的情緒。

電玩遊戲與娛樂

注視點渲染、包覆式圖像與延伸的視線控制，都是遊戲產業中透過眼動追蹤實現的尖端功能。

使用者可以用視線探索環境，只要看著遊戲中的各種元素，就能與之互動。

同樣地，多年來人們也已經能依據相同的原理控制電視。

無障礙

透過眼動追蹤，身心障礙者能控制電腦與行動裝置，甚至創作數位藝術。無法移動或說話的人，也能透過眼球運動與機器溝通。

這項技術大幅提升了無障礙程度，讓身心障礙使用者能執行各種電腦相關的工作。

零售

零售業專業人士也能運用眼動追蹤，產生貨架注意力分析。換句話說，視線追蹤技術能提供關於購物者行為與購買決策過程的洞察。分享到 Twitter

因此，零售商能在陳列、門市與包裝設計，以及配置與商品分布上大幅改善。

眼動追蹤的優缺點是什麼？

毫無疑問，眼動追蹤技術的優點非常多。

優點

推動 AI、社會科學與醫療照護等領域的進展
為行動不便者提供輔助科技
改善使用者介面與體驗
協助提升危險工作環境中的安全
取得高品質的市場研究結果
搭配更多生物感測器使用時，能對人類身心取得非凡的洞察，例如：
- FEA（臉部表情分析）
- ECG（心電圖）
- EEG（腦電圖）
- EDA（皮膚電活動）
- EMG（肌電圖）

由於眼動追蹤仍是一項發展中的技術，依然有許多挑戰需要克服。

挑戰

霍桑效應：人在知道自己被觀察時會改變行為（例如在測試環境中進行的研究）
詮釋（例如凝視次數較多或較少，可能因情境不同而得出不同的結論）
瞇眼：受試者瞇眼時，瞳孔中心角膜反射（PCCR）方法會失效
視線控制介面的 Midas touch 問題：使用者無意間觸發了不想要的動作
傳統眼動追蹤需要更簡便的校正

最佳做法與倫理

進行眼動追蹤研究與實驗需要一段學習過程。

以下是事先應注意的幾項程序與倫理考量：

告知每位受試者實驗的目的、程序、潛在風險（如有）與好處
確保每位受試者都完全同意參與研究
準備有效的測試環境：均衡的光線、排除干擾、調整眼動追蹤設備
訓練受試者熟悉眼動追蹤設備與程序

眼動追蹤值得探索嗎？

絕對值得。

自問世以來，眼動追蹤技術已為無數領域的重大進展鋪路。

視線追蹤產業預計將在未來幾年持續成長，協助：

研發工程師運用尖端技術找出真實世界的解決方案
創新領導者推行具創意的先進解決方案
開發者打造更有效的系統，解決當前與即將到來的挑戰
行銷人員製作概念驗證（POC），提升消費者體驗
教授與研究人員開創新局，為更美好的世界鋪路
神經科學家對嚴重認知障礙取得前所未有的洞察
學生為開發未來的技術貢獻心力

準備好試試看了嗎？我們 AI 驅動的網路攝影機 App 具備生產力與隱私功能。安心試用 Beam Eye Tracker。