Sledování očí - Eye tracking

Vědci sledují pohyby očí u pacientů s glaukomem, aby zkontrolovali poškození zraku při řízení.

Sledování očí je proces měření buď bodu pohledu (kam se člověk dívá), nebo pohybu oka vzhledem k hlavě. Tracker oko je přístroj pro měření oční pozic a pohybu očí . Sledovače očí se používají ve výzkumu vizuálního systému , v psychologii, v psycholingvistice , marketingu, jako vstupní zařízení pro interakci člověka s počítačem a v designu produktu. Sledovače očí se také stále častěji používají pro rehabilitační a pomocné aplikace (související například s ovládáním invalidních vozíků, robotických paží a protéz). Existuje řada metod pro měření pohybu očí. Nejoblíbenější varianta používá video obrazy, ze kterých je extrahována poloha očí. Jiné metody používají vyhledávací cívky nebo jsou založeny na elektrooculogramu .

Sledovač očí Yarbus ze 60. let.

Dějiny

V 19. století byly studie pohybu očí prováděny pomocí přímých pozorování. Například Louis Émile Javal v roce 1879 poznamenal, že čtení nezahrnuje plynulé zametání očí podél textu, jak se dříve předpokládalo, ale řadu krátkých zastávek (tzv . Fixací ) a rychlých sakád . Toto pozorování vyvolalo důležité otázky týkající se čtení, otázky, které byly zkoumány během 20. let 20. století: Na kterých slovech se zastaví oči? Jak dlouho? Kdy ustoupí k již viděným slovům?

Příklad fixací a sakád nad textem. Toto je typický vzor pohybu očí během čtení. Oči se nikdy nepohybují plynule po nehybném textu.

Edmund Huey postavil časný sledovač očí, který používal jakousi kontaktní čočku s otvorem pro zornici . Čočka byla připojena k hliníkovému ukazateli, který se pohyboval v reakci na pohyb oka. Huey studoval a kvantifikoval regrese (regrese je jen malá část sakád) a ukázal, že některá slova ve větě nejsou fixována.

První nenápadné sledovače očí postavil Guy Thomas Buswell v Chicagu pomocí světelných paprsků, které se odrážely na oku, a poté zaznamenávaly na film. Buswell provedl systematické studie čtení a prohlížení obrázků.

V padesátých letech provedl Alfred L. Yarbus výzkum sledování očí a jeho kniha z roku 1967 je často citována. Ukázal, že úkol daný subjektu má velmi velký vliv na pohyb očí subjektu. Psal také o vztahu mezi fixacemi a úroky:

„Všechny záznamy ... přesvědčivě ukazují, že charakter pohybu očí je buď zcela nezávislý, nebo jen velmi málo závislý na materiálu obrázku a na tom, jak byl vytvořen, za předpokladu, že je plochý nebo téměř plochý.“ Cyklický vzor při zkoumání obrázků „závisí nejen na tom, co je zobrazeno na obrázku, ale také na problému, kterému čelí pozorovatel, a informacích, které z obrázku doufá.“
Tato studie Yarbusa (1967) se často označuje jako důkaz toho, jak úkol daný člověku ovlivňuje jeho pohyb očí.
„Záznamy očních pohybů ukazují, že pozornost pozorovatele je obvykle udržována pouze určitými prvky obrazu ... Pohyb očí odráží lidské myšlenkové pochody; myšlenku pozorovatele lze tedy do určité míry sledovat ze záznamů očního pohybu (myšlenka z těchto záznamů lze snadno určit, které prvky přitahují oko pozorovatele (a následně jeho myšlenku), v jakém pořadí a jak často. “
„Pozorovatelův pozornost je často přitahována prvky, které neposkytují důležité informace, ale které podle jeho názoru tak mohou učinit. Pozorovatel často zaměřuje svou pozornost na prvky, které jsou za daných okolností neobvyklé, neznámé, nepochopitelné atd. . “
„... při změně bodů fixace se oko pozorovatele opakovaně vrací ke stejným prvkům obrazu. Další čas strávený vnímáním se nepoužívá k prozkoumání sekundárních prvků, ale k přezkoumání nejdůležitějších prvků.“
Tato studie Hunzikera (1970) o sledování očí při řešení problémů použila jednoduchý 8 mm film ke sledování pohybu očí filmováním subjektu přes skleněnou desku, na které byl zobrazen vizuální problém.

V 70. letech se výzkum sledování očí rychle rozšířil, zejména výzkum čtení. Dobrý přehled o výzkumu v tomto období poskytuje Rayner .

V roce 1980 Just a Carpenter formulovali vlivnou hypotézu Strong eye-mind , že „neexistuje žádné znatelné zpoždění mezi tím, co je fixováno a co je zpracováno“. Pokud je tato hypotéza správná, pak když se subjekt dívá na slovo nebo předmět, přemýšlí o něm také (zpracovává kognitivně) a přesně tak dlouho, jako zaznamenaná fixace. Výzkumníci využívající sledování očí často považují hypotézu za samozřejmost. Techniky podmíněného pohledu však nabízejí zajímavou možnost, jak oddělit zjevné a skryté pozornosti, rozlišit, co je fixováno a co je zpracováno.

Během 80. let byla hypotéza oko-mysl často zpochybňována ve světle skryté pozornosti, pozornosti k něčemu, na co se člověk nedívá, což lidé často dělají. Pokud je skrytá pozornost během záznamů sledování očí běžná, výsledné skenovací dráhy a fixační vzory by často ukazovaly ne tam, kde byla naše pozornost, ale pouze tam, kde se oko dívalo, což by neindikovalo kognitivní zpracování.

V 80. letech se také zrodilo používání sledování očí k zodpovězení otázek týkajících se interakce člověka s počítačem. Výzkumníci konkrétně zkoumali, jak uživatelé vyhledávají příkazy v počítačových nabídkách. Počítače navíc umožňovaly vědcům využívat výsledky sledování očí v reálném čase, a to především na pomoc zdravotně postiženým uživatelům.

V poslední době došlo k nárůstu používání sledování očí ke studiu interakce uživatelů s různými počítačovými rozhraními. Specifické otázky, které výzkumníci kladou, se týkají toho, jak jednoduchá jsou různá rozhraní pro uživatele. Výsledky výzkumu sledování očí mohou vést ke změnám v designu rozhraní. Další nedávná oblast výzkumu se zaměřuje na vývoj webu. To může zahrnovat, jak uživatelé reagují na rozevírací nabídky nebo kde zaměřují svou pozornost na web, aby vývojář věděl, kam umístit reklamu.

Podle Hoffmana panuje současná shoda v tom, že vizuální pozornost je vždy mírně (100 až 250 ms) před očima. Jakmile se však pozornost přesune do nové polohy, oči ji budou chtít sledovat.

Stále nemůžeme odvodit konkrétní kognitivní procesy přímo z fixace na konkrétní objekt ve scéně. Například fixace na obličej na obrázku může znamenat rozpoznání, sympatie, nechuť, zmatenost atd. Proto je sledování očí často spojeno s jinými metodikami, jako jsou introspektivní verbální protokoly .

Díky pokroku v přenosných elektronických zařízeních mohou přenosné oční trackery namontované na hlavě v současné době dosahovat vynikajícího výkonu a jsou stále více používány ve výzkumu a na trhu aplikací zaměřených na nastavení každodenního života. Stejné pokroky vedly ke zvýšení studia malých pohybů očí, ke kterým dochází během fixace, a to jak v laboratoři, tak v aplikovaném nastavení.

Použití konvolučních neuronových sítí při sledování očí umožňuje umělé inteligenci identifikovat nové informace

V 21. století se používání umělé inteligence (AI) a umělých neuronových sítí stalo životaschopným způsobem, jak dokončit úkoly a analýzu sledování očí. Zejména konvoluční neuronová síť se hodí pro sledování očí, protože je určen pro úkoly obrazu-centric. Díky AI mohou úkoly a studie zaměřené na sledování očí přinést další informace, které lidští pozorovatelé možná nezjistili. Praxe hlubokého učení také umožňuje, aby se daná neurální síť zlepšila v daném úkolu, když dostane dostatek vzorových dat. To však vyžaduje relativně velkou zásobu tréninkových dat.

Potenciální případy použití AI při sledování očí pokrývají širokou škálu témat od lékařských aplikací přes bezpečnost řidičů po teorii her. Zatímco struktura CNN může relativně dobře odpovídat úkolu sledování očí, vědci mají možnost postavit vlastní neurální síť, která je přizpůsobena konkrétnímu konkrétnímu úkolu. V těchto případech mohou tyto vlastní výtvory překonat již existující šablony pro neuronovou síť. V tomto smyslu zbývá zjistit, zda existuje způsob, jak určit ideální síťovou strukturu pro daný úkol.

Typy sledovačů

Sledovače očí měří rotaci oka jedním z několika způsobů, ale v zásadě spadají do jedné ze tří kategorií: (i) měření pohybu objektu (obvykle speciální kontaktní čočky) připojeného k oku; ii) optické sledování bez přímého kontaktu s okem; a (iii) měření elektrických potenciálů pomocí elektrod umístěných kolem očí.

Sledování očí

První typ používá připevnění k oku, například speciální kontaktní čočku se zabudovaným zrcadlem nebo snímačem magnetického pole, a pohyb připevnění se měří za předpokladu, že při otáčení oka výrazně neklouzá. Měření pomocí těsných kontaktních čoček poskytla extrémně citlivé záznamy pohybu očí a magnetické vyhledávací cívky jsou metodou volby pro výzkumníky studující dynamiku a základní fyziologii pohybu očí. Tato metoda umožňuje měření pohybu očí v horizontálním, vertikálním a torzním směru.

Optické sledování

Displej namontovaný na hlavě pro sledování očí . Každé oko má na straně objektivu displeje světelný zdroj LED (kov ve zlaté barvě) a pod objektivem fotoaparátu fotoaparát.

Druhá široká kategorie používá pro měření pohybu očí nějakou bezkontaktní optickou metodu. Světlo, obvykle infračervené, se odráží od oka a snímá videokamerou nebo jiným speciálně navrženým optickým snímačem. Informace jsou poté analyzovány, aby se získala rotace očí ze změn v odrazech. Sledovače očí založené na videu obvykle používají jako sledovací prvky odraz rohovky (první obrázek Purkyňova ) a střed zornice. Citlivější typ sledovače očí, sledovač očí s dvojitým Purkinje, používá jako sledovací prvky odrazy od přední části rohovky (první snímek Purkyňova) a zadní části čočky (čtvrtý snímek Purkyňova). Ještě citlivější metodou sledování je zobrazování prvků zevnitř oka, jako jsou cévy sítnice, a sledování těchto funkcí při rotaci oka. Optické metody, zejména ty, které jsou založeny na záznamu videa, jsou široce používány pro sledování pohledu a jsou upřednostňovány jako neinvazivní a levné.

Měření elektrického potenciálu

Třetí kategorie využívá elektrické potenciály měřené elektrodami umístěnými kolem očí. Oči jsou původem stabilního pole elektrického potenciálu, které lze detekovat také v úplné tmě a pokud jsou oči zavřené. Lze jej modelovat tak, aby byl generován dipólem s kladným pólem na rohovce a záporným pólem na sítnici. Elektrický signál, který lze odvodit pomocí dvou párů kontaktních elektrod umístěných na kůži kolem jednoho oka, se nazývá Elektrookulogram (EOG) . Pokud se oči pohybují ze střední polohy směrem k periferii, sítnice se přibližuje k jedné elektrodě, zatímco rohovka se přibližuje k opačné. Tato změna orientace dipólu a následně pole elektrického potenciálu vede ke změně měřeného signálu EOG. Naopak analýzou těchto změn v pohybu očí lze sledovat. Díky diskretizaci dané společným nastavením elektrod lze identifikovat dvě samostatné pohybové složky - horizontální a vertikální. Třetí složkou EOG je radiální kanál EOG, což je průměr kanálů EOG vztažený k nějaké zadní elektrodě pokožky hlavy. Tento radiální EOG kanál je citlivý na sakadické špičkové potenciály pramenící z extraokulárních svalů na počátku sakád a umožňuje spolehlivou detekci i miniaturních sakád.

Vzhledem k potenciálním posunům a proměnným vztahům mezi amplitudami signálu EOG a velikostí sakády je náročné používat EOG pro měření pomalého pohybu očí a detekci směru pohledu. EOG je však velmi robustní technika pro měření saccadic pohyby očí spojené s pohledem posuny a odhalování bliká . Na rozdíl od sledovačů očí založených na videu umožňuje EOG zaznamenávat pohyby očí i se zavřenýma očima, a lze jej tedy použít při výzkumu spánku. Jedná se o velmi lehký přístup, který na rozdíl od současných sledovačů očí založených na videu vyžaduje nízký výpočetní výkon, pracuje za různých světelných podmínek a lze jej implementovat jako zabudovaný samostatný nositelný systém. Jedná se tedy o metodu volby pro měření pohybu očí v mobilních situacích každodenního života a REM fázích během spánku. Hlavní nevýhodou EOG je jeho relativně špatná přesnost směru pohledu ve srovnání s videomonitorem. To znamená, že je obtížné s dobrou přesností přesně určit, kam se předmět dívá, i když lze určit čas pohybů očí.

Technologie a techniky

Nejčastěji používanými současnými designy jsou sledovače očí založené na videu. Kamera zaostřuje na jedno nebo obě oči a zaznamenává pohyb očí, když se divák dívá na nějaký druh podnětu. Většina moderních sledovačů očí používá střed zornice a infračervené / blízké infračervené nekolimované světlo k vytváření odrazů rohovky (CR). Vektor mezi středem zornice a odrazy rohovky lze použít k výpočtu bodu pohledu na povrchu nebo směru pohledu. Před použitím sledování očí je obvykle nutný jednoduchý kalibrační postup jedince.

Používají se dva obecné typy infračerveného / blízkého infračerveného (také známého jako aktivní světlo) techniky sledování očí: jasný zorník a tmavý zorník. Jejich rozdíl je založen na umístění zdroje osvětlení s ohledem na optiku. Pokud je osvětlení koaxiální s optickou cestou, pak oko funguje jako retroreflektor, protože světlo se odráží od sítnice a vytváří jasný efekt zornice podobný červenému oku . Pokud je zdroj osvětlení odsazen od optické dráhy, objeví se zornice tmavá, protože retroreflexe ze sítnice je směrována od kamery.

Sledování jasných zornic vytváří větší kontrast duhovky / zornice, což umožňuje robustnější sledování očí s veškerou pigmentací duhovky a výrazně snižuje rušení způsobené řasami a dalšími zakrývajícími prvky. Umožňuje také sledování ve světelných podmínkách od úplné tmy po velmi jasné.

Další, méně používaná metoda je známá jako pasivní světlo. K osvětlení používá viditelné světlo, což může uživatele rušit. Další výzvou této metody je, že kontrast zornice je menší než u metod aktivního světla, proto se místo toho pro výpočet vektoru používá střed duhovky . Tento výpočet potřebuje detekovat hranici duhovky a bílé skléry ( sledování limbu ). Představuje další výzvu pro vertikální pohyby očí v důsledku ucpání víček.

Nastavení sledování očí se velmi liší. Některé jsou namontovány na hlavě, některé vyžadují, aby byla hlava stabilní (například s opěrkou brady), a některé fungují na dálku a automaticky sledují hlavu během pohybu. Většina používá vzorkovací frekvenci nejméně 30 Hz. I když je častější 50/60 Hz, dnes mnoho sledovačů očí založených na videu běží na 240, 350 nebo dokonce 1 000/1250 Hz, což jsou rychlosti potřebné k zachycení fixačních pohybů očí nebo ke správnému měření dynamiky sakády.

Pohyby očí se obvykle dělí na fixace a sakády - když se oční pohled zastaví v určité poloze a když se přesune do jiné polohy. Výsledná série fixací a sakád se nazývá skenovací cesta . Hladké pronásledování popisuje oko sledující pohybující se objekt. Mezi fixační pohyby očí patří mikrokaskády : malé, nedobrovolné vakkády, ke kterým dochází při pokusu o fixaci. Většina informací z oka je k dispozici během fixace nebo hladkého pronásledování, ale ne během sakády.

Scanpaths jsou užitečné pro analýzu kognitivních záměrů, zájmů a význačnosti. Na dráhu skenování mohou mít vliv i další biologické faktory (některé stejně jednoduché jako pohlaví). Sledování očí v interakci člověka s počítačem (HCI) obvykle zkoumá dráhu skenování pro účely použitelnosti nebo jako metodu vstupu do pohledů v kontingentu , známých také jako rozhraní založená na pohledu .

Prezentace dat

Interpretace dat, která jsou zaznamenávána různými typy sledovačů očí, využívá řadu softwaru, který je animuje nebo vizuálně reprezentuje, takže lze graficky obnovit vizuální chování jednoho nebo více uživatelů. Video je obecně ručně kódováno k identifikaci AOI (Area of ​​Interests) nebo v poslední době pomocí umělé inteligence. Grafická prezentace je zřídka základem výsledků výzkumu, protože jsou omezené z hlediska toho, co lze analyzovat - například výzkum spoléhající se na sledování očí obvykle vyžaduje kvantitativní měření událostí pohybu očí a jejich parametrů. Následující vizualizace jsou nejčastěji používané:

Animované reprezentace bodu na rozhraní Tato metoda se používá, když se vizuální chování zkoumá individuálně, což naznačuje, kde uživatel zaměřil svůj pohled v každém okamžiku, doplněný malou cestou, která označuje předchozí pohyby sakády, jak je vidět na obrázku.

Statické znázornění cesty saccade Je to docela podobné té, která byla popsána výše, s tím rozdílem, že se jedná o statickou metodu. K interpretaci je nutná vyšší úroveň odbornosti než u animovaných.

Tepelné mapy Alternativní statická reprezentace, která se používá hlavně pro aglomerovanou analýzu vzorů vizuálního průzkumu ve skupině uživatelů. V těchto reprezentacích označují „horké“ zóny nebo zóny s vyšší hustotou, kde uživatelé zaměřili svůj pohled (nikoli svou pozornost) s vyšší frekvencí. Tepelné mapy jsou nejznámější vizualizační technikou pro sledování očí.

Mapy slepých zón nebo mapy zaostření Tato metoda je zjednodušená verze map Heat, kde jsou vizuálně méně navštěvované zóny uživateli zobrazeny jasně, což umožňuje snadnější pochopení nejdůležitějších informací, to znamená, že jsme informováni o tom, které zóny uživatelé neviděli.

Význačné mapy Podobně jako tepelné mapy i výběžková mapa ilustruje oblasti ostření jasným zobrazením objektů přitahujících pozornost přes původně černé plátno. Čím více se zaměřuje na určitý objekt, tím jasnější bude.

Sledování očí vs. sledování očí

Sledovače očí nutně měří rotaci oka vzhledem k určitému referenčnímu rámci. To je obvykle spojeno s měřicím systémem. Pokud je tedy měřicí systém namontován na hlavě, jako u EOG nebo video systému namontovaného na helmu, pak se měří úhly oka v hlavě. Pro odvození zorného pole ve světových souřadnicích musí být hlava udržována v konstantní poloze nebo musí být sledovány také její pohyby. V těchto případech se k určení směru pohledu přidá směr hlavy do směru očí v hlavě.

Pokud je měřicí systém namontován na stole, jako u sklerálních vyhledávacích cívek nebo kamerových systémů namontovaných na stole („vzdálené“), pak se úhly pohledu měří přímo ve světových souřadnicích. V těchto situacích jsou obvykle pohyby hlavy zakázány. Například poloha hlavy je fixována pomocí skusové tyče nebo podpory čela. Pak je referenční rámec zaměřený na hlavu identický s referenčním rámem zaměřeným na svět. Nebo hovorově poloha oka v hlavě přímo určuje směr pohledu.

Některé výsledky jsou k dispozici pro pohyby očí člověka za přirozených podmínek, kde jsou povoleny také pohyby hlavy. Relativní poloha oka a hlavy, i při stálém směru pohledu, ovlivňuje neuronální aktivitu ve vyšších zrakových oblastech.

Praxe

Hodně výzkumu bylo věnováno studiu mechanismů a dynamiky otáčení očí, ale cílem sledování očí je nejčastěji odhadnout směr pohledu. Uživatelé mohou mít zájem například o to, jaké funkce obrázku přitahují pozornost. Je důležité si uvědomit, že sledovač očí neposkytuje absolutní směr pohledu, ale může měřit pouze změny ve směru pohledu. Chcete-li přesně určit, na co se předmět dívá, je vyžadován určitý kalibrační postup, při kterém se subjekt dívá na bod nebo řadu bodů, zatímco nástroj pro sledování očí zaznamenává hodnotu, která odpovídá každé poloze pohledu. (Ani ty techniky, které sledují rysy sítnice, nemohou poskytnout přesný směr pohledu, protože neexistuje žádný specifický anatomický rys, který by označil přesný bod, kde se vizuální osa setkává se sítnicí, pokud skutečně existuje takový jediný stabilní bod.) Přesný a spolehlivá kalibrace je nezbytná pro získání platných a opakovatelných údajů o pohybu očí, což může být významnou výzvou pro neverbální subjekty nebo pro ty, kteří mají nestabilní pohled.

Každá metoda sledování očí má své výhody a nevýhody a výběr systému sledování očí závisí na úvahách o ceně a použití. Existují offline metody a online postupy, jako je AttentionTracking . Existuje kompromis mezi náklady a citlivostí, přičemž nejcitlivější systémy stojí mnoho desítek tisíc dolarů a pro správné fungování vyžadují značné odborné znalosti. Pokroky v počítačové a video technologii vedly k vývoji relativně levných systémů, které jsou užitečné pro mnoho aplikací a jsou poměrně snadno použitelné. Interpretace výsledků však stále vyžaduje určitou úroveň odbornosti, protože nesprávně vyrovnaný nebo špatně kalibrovaný systém může produkovat divoce chybná data.

Sledování očí při řízení automobilu v obtížné situaci

Rámečky ze sledování úzkých silničních očí popsané v této části

Pohyb očí dvou skupin řidičů byl natočen speciální kamerou hlavy týmu Švýcarského federálního technologického institutu: Nováček a zkušení řidiči zaznamenali pohyb očí při přiblížení k zatáčce úzké silnice. Série snímků byla z původních filmových snímků zhuštěna, aby pro lepší porozumění zobrazovala 2 fixace očí na obrázek.

Každá z těchto fotografií odpovídá přibližně 0,5 sekundám v reálném čase.

Série obrázků ukazuje příklad očních fixací # 9 až # 14 typického nováčka a zkušeného řidiče.

Porovnání horních snímků ukazuje, že zkušený řidič kontroluje křivku a dokonce mu zbývá fixace č. 9, aby se podíval stranou, zatímco začínající řidič potřebuje zkontrolovat silnici a odhadnout vzdálenost k zaparkovanému autu.

Na prostředních obrázcích se zkušený řidič nyní plně soustředí na místo, kde bylo vidět protijedoucí auto. Začínající řidič soustředí svůj pohled na zaparkované auto.

Na dolním obrázku je nováček zaneprázdněn odhadem vzdálenosti mezi levou stěnou a zaparkovaným autem, zatímco zkušený řidič k tomu může použít své periferní vidění a stále soustředit svůj pohled na nebezpečný bod křivky: Pokud se tam objeví auto, musí dát přednost v jízdě, tj. zastavit doprava namísto kolem zaparkovaného auta.

Novější studie také využívaly sledování očí namontované na hlavě k měření pohybů očí během skutečných jízdních podmínek.

Sledování očí mladších a starších lidí při chůzi

Při chůzi jsou starší subjekty více závislé na foveálním vidění než mladší subjekty. Jejich rychlost chůze je snížena omezeným zorným polem , pravděpodobně způsobeným zhoršeným periferním viděním.

Mladší subjekty využívají při chůzi jak centrální, tak periferní vidění. Jejich periferní vidění umožňuje rychlejší kontrolu nad procesem chůze.

Aplikace

Široká škála oborů používá techniky sledování očí, včetně kognitivní vědy ; psychologie (zejména psycholingvistika ; paradigma vizuálního světa); interakce člověk-počítač (HCI); lidské faktory a ergonomie ; marketingový výzkum a lékařský výzkum (neurologická diagnóza). Ke konkrétním aplikacím patří hnutí sledování očí v jazykové čtení , hudba čtení , lidské uznání aktivity , vnímání reklamy, hraní sportů, odhalování rozptýlení a kognitivní zátěže odhad řidičů a pilotů a jako prostředek k provozování počítačů lidé s těžkým motorem poškozením .

Komerční aplikace

V posledních letech vzbudila zvýšená propracovanost a dostupnost technologií sledování očí velký zájem v komerčním sektoru. Mezi aplikace patří použitelnost webu , reklama, sponzorství, obalový design a automobilové inženýrství. Obecně platí, že komerční studie sledování očí fungují tak, že představují cílový stimul vzorku spotřebitelů, zatímco sledovač očí zaznamenává aktivitu očí. Příklady cílových stimulů mohou zahrnovat webové stránky, televizní programy, sportovní akce, filmy a reklamy, časopisy a noviny, balíčky, regálové displeje, spotřebitelské systémy (bankomaty, pokladní systémy, kiosky) a software. Výsledná data lze statisticky analyzovat a graficky vykreslit, aby poskytla důkazy o konkrétních vizuálních vzorcích. Zkoumáním fixací, sakád , dilatace zornice , mrknutí a různých dalších chování mohou vědci zjistit hodně o účinnosti daného média nebo produktu. Zatímco některé společnosti dokončují tento typ výzkumu interně, existuje mnoho soukromých společností, které nabízejí služby a analýzy sledování očí.

Jednou z oblastí komerčního výzkumu sledování očí je použitelnost webu. Zatímco tradiční techniky použitelnosti jsou často velmi účinné při poskytování informací o vzorcích klikání a posouvání, sledování očí nabízí možnost analyzovat interakci uživatele mezi kliknutími a kolik času uživatel mezi kliknutími stráví, čímž poskytuje cenný přehled o tom, které funkce jsou nejvíce poutavé, které funkce způsobují zmatek a které jsou zcela ignorovány. Sledování očí lze konkrétně použít k hodnocení efektivity vyhledávání, značky, online reklam, použitelnosti navigace, celkového designu a mnoha dalších komponent stránek. Analýzy se mohou vedle hlavního klientského webu zaměřit také na prototyp nebo konkurenční web.

Sledování očí se běžně používá v různých reklamních médiích. Reklamy, tiskové reklamy, online reklamy a sponzorované programy přispívají k analýze pomocí současné technologie sledování očí. Jedním z příkladů je analýza pohybů očí nad reklamami ve Zlatých stránkách . Jedna studie se zaměřila na to, jaké konkrétní funkce způsobily, že si lidé všimli reklamu, ať už si prohlíželi reklamy v určitém pořadí a jak se doba sledování lišila. Studie odhalila, že velikost reklamy, grafika, barva a kopírování ovlivňují pozornost na reklamu. Toto vědomí umožňuje vědcům velmi podrobně posoudit, jak často se vzorek spotřebitelů fixuje na cílové logo, produkt nebo reklamu. Inzerent tedy může kvantifikovat úspěch dané kampaně z hlediska skutečné vizuální pozornosti. Dalším příkladem je studie, která zjistila, že na stránce s výsledky vyhledávače byly úryvky autorství věnovány větší pozornost než placeným reklamám nebo dokonce prvnímu organickému výsledku.

Ještě další příklad komerčního výzkumu sledování očí pochází z oblasti náboru. Studie analyzovala, jak náboráři prověřují profily Linkedin, a prezentovala výsledky jako tepelné mapy.

Bezpečnostní aplikace

Vědci v roce 2017 vytvořili hlubokou integrovanou neurální síť (DINN) z hluboké neurální sítě a konvoluční neurální sítě. Cílem bylo pomocí hlubokého učení prozkoumat snímky řidičů a určit jejich úroveň ospalosti „klasifikací] očních stavů“. S dostatkem obrázků by navrhovaná DINN mohla ideálně určit, kdy řidiči blikají, jak často blikají a jak dlouho. Odtamtud to mohlo posoudit, jak unavený se daný řidič zdá být, a účinně provádět sledování očí. DINN byla proškolena na datech od více než 2 400 subjektů a správně diagnostikovala jejich stavy v 96–99,5% případů. Většina ostatních modelů umělé inteligence fungovala rychlostí vyšší než 90%. Tato technologie by v ideálním případě mohla poskytnout další cestu k detekci ospalosti řidiče .

Aplikace teorie her

Ve studii z roku 2019 byla vytvořena konvoluční neurální síť (CNN) se schopností identifikovat jednotlivé šachové figurky stejným způsobem, jakým mohou ostatní CNN identifikovat rysy obličeje. Poté byla přiváděna vstupní data pro sledování očí od 30 šachistů různých úrovní dovedností. S těmito daty CNN použila odhad pohledu k určení částí šachovnice, kterým hráč věnoval velkou pozornost. Poté vygenerovala mapu výběžku pro ilustraci těchto částí desky. Nakonec CNN spojila své znalosti desky a dílků s mapou výběžku, aby předpověděla další tah hráčů. Bez ohledu na tréninkovou datovou sadu, na kterou byl systém neuronové sítě trénován, předpovídal další pohyb přesněji, než kdyby náhodně vybral jakýkoli možný pohyb, a mapy význačnosti nakreslené pro daného hráče a situaci byly podobné na více než 54%.

Pomocná technologie

Lidé se závažným poškozením motoru mohou používat sledování očí pro interakci s počítači, protože je rychlejší než techniky skenování jedním přepínačem a jeho ovládání je intuitivní. Postižení motoru způsobené mozkovou obrnou nebo amyotrofickou laterální sklerózou často postihuje řeč a uživatelé se SSMI (Severe Speech and Motor Impairment) používají typ softwaru známého jako Augmentative and Alternative Communication (AAC), který na obrazovce zobrazuje ikony, slova a písmena a používá software pro převod textu na řeč ke generování mluveného výstupu. V poslední době vědci také zkoumali sledování očí pro ovládání robotických paží a elektrických invalidních vozíků. Sledování očí je také užitečné při analýze vizuálních vyhledávacích vzorců, detekci přítomnosti Nystagmu a detekci časných známek poruchy učení pomocí analýzy pohybu očí během čtení.

Letecké aplikace

Sledování očí již bylo studováno z hlediska bezpečnosti letu porovnáním skenovacích drah a doby fixace za účelem vyhodnocení pokroku pilotních praktikantů, odhadu dovedností pilotů, analýzy společné pozornosti posádky a sdíleného situačního povědomí. Technologie sledování očí byla také zkoumána pro interakci se zobrazovacími systémy namontovanými na helmě a multifunkčními displeji ve vojenských letadlech. Byly provedeny studie s cílem prozkoumat užitečnost sledování očí pro zamykání cílů Head-up a získávání cílů Head-up v zobrazovacích systémech namontovaných na přilbách (HMDS). Zpětná vazba pilotů naznačovala, že i když je tato technologie slibná, její hardwarové a softwarové komponenty ještě nedozrají. Výzkum interakce s multifunkčními displeji v prostředí simulátoru ukázal, že sledování očí může výrazně zlepšit dobu odezvy a vnímanou kognitivní zátěž v porovnání se stávajícími systémy. Výzkum dále zkoumal využití měření fixace a pupilárních odpovědí k odhadu kognitivní zátěže pilota. Odhad kognitivní zátěže může pomoci navrhnout adaptivní kokpity nové generace se zvýšenou bezpečností letu. Sledování očí je také užitečné pro detekci únavy pilota.

Automobilové aplikace

V poslední době se technologie sledování očí zkoumá v automobilové oblasti pasivně i aktivně. Národní správa bezpečnosti silničního provozu změřila dobu trvání pohledů při plnění vedlejších úkolů při řízení a použila ji k podpoře bezpečnosti tím, že odrazovala od zavedení příliš rušivých zařízení ve vozidlech. Kromě detekce rozptýlení se k interakci s IVIS používá také sledování očí. Ačkoli počáteční výzkum zkoumal účinnost systému sledování očí pro interakci s HDD (Head Down Display), stále vyžadoval, aby řidiči při provádění sekundárního úkolu spustili oči ze silnice. Nedávné studie zkoumaly interakci řízenou očním pohledem s HUD (Head Up Display), která eliminuje rozptýlení očí v terénu. Sledování očí se také používá ke sledování kognitivní zátěže řidičů k detekci potenciálního rozptýlení. Ačkoli vědci prozkoumali různé metody pro odhad kognitivní zátěže řidičů z různých fyziologických parametrů, použití očních parametrů prozkoumalo nový způsob, jak kromě interakce s IVIS použít ke sledování kognitivní zátěže řidičů i stávající eye trackery.

Zábavní aplikace

Videohra 2021 Before Your Eyes zaregistruje a přečte blikání hráče a použije ji jako hlavní způsob interakce s hrou.

Ochrana osobních údajů

Vzhledem k tomu, že se sledování očí má stát běžnou součástí různých spotřebních elektronik, včetně smartphonů, notebooků a náhlavních souprav pro virtuální realitu, byly vzneseny obavy ohledně dopadu této technologie na soukromí spotřebitelů. Pomocí technik strojového učení mohou údaje o sledování očí nepřímo odhalit informace o etnickém původu, osobnostních rysech, obavách, emocích, zájmech, dovednostech a stavu fyzického a duševního zdraví uživatele. Pokud jsou takové závěry vyvozeny bez vědomí nebo souhlasu uživatele, lze to klasifikovat jako inferenční útok . Oční aktivity nejsou vždy pod volnou kontrolou, např. „Pohledy stimulované stimulací, dilatace zornice, oční třes a spontánní mrknutí se většinou vyskytují bez vědomé námahy, podobné trávení a dýchání.“ Proto může být pro uživatele sledování očí obtížné odhadnout nebo kontrolovat množství informací, které o sobě odhalí.

Viz také

Poznámky

Reference

Komerční sledování očí