Исследование и применение eye-tracking технологии на человеке | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №2 (106) январь-2 2016 г.

Дата публикации: 17.01.2016

Статья просмотрена: 585 раз

Библиографическое описание:

Спирин И. А. Исследование и применение eye-tracking технологии на человеке // Молодой ученый. — 2016. — №2. — С. 227-230. — URL https://moluch.ru/archive/106/25349/ (дата обращения: 23.06.2018).

 

В данной статье рассмотрены основные вопросы и понятия, связанные с дистанционным слежением за взглядом человека и интерпретации данных с устройства eye-tracker.

Ключевые слова: eye-tracker, слежение, движение взгляда, глаза.

 

Eye-tracking — это такая технология, позволяющая отслеживать, записывать и фиксировать движение взгляда человека с помощью специального оборудования. Данный прибор называется eye-tracker, он состоит из нескольких вмонтированных камер и инфракрасных ламп. Лучи инфракрасных ламп направлены на глаза человека и образовывают на поверхности роговицы блики. По ним и фокусируются камеры, которые фиксируют движение взгляда по экрану. Затем устройство рассчитывает угол зрения и записывает полученную информацию на компьютер. Микросхема данного оборудования изображена на рисунке 1.

tobii.0.jpg

Рис.1. Микросхема eye-tracker

 

Человеческие глаза имеют много общего с тем, как работает фотоаппарат: свет, отраженный от объекта проникает в наши глаза через линзу. Эта линза концентрирует и проецирует свет на светочувствительной поверхности, расположенной на заднем плане закрытой камеры. Однако, в отличие от фотокамеры, чувствительность поверхности света фиксируется с помощью сетчатки глаза не везде отчетливо. Чем меньше угол фиксации взгляда, тем более отчетливо человеческий глаз видит отраженный свет. Большая часть нашего зрительного поля (периферическаязона) лучше приспособлена к низкой освещенности, как для обнаружения движения, так и для регистрации контрастов между цветами и формами. Поэтому изображение, находящееся в данной области размыто и менее красочно. Между двумя областями контрастности находится область перехода под названием парафовеальная область, в которой изображение постепенно становится все более размытым.

Для получения более четкой картинки, наши глаза оснащены легкими рецепторными клетками, называемые конусами, которые составляют около 6 % от общего числа легких рецепторных клеток в наших глазах. В человеческом глазу существуют клетки трех различных видов: клетки, которые регистрируют синий, зеленый и красный цвета. Для обеспечения более четкой картинки, конусы требуют больше света, для того, чтобы функционировать. Следовательно, когда мы смотрим на вещи, когда вокруг нас темно, то мы теряем способность видеть цвета. Конусы чаще всего расположены в одном месте, где они плотно упакованы, чтобы обеспечить четкую, как изображение, картинку.

Основываясь на приведенных выше исследованиях, было разработано устройство под названием eye-tracker. Процесс отслеживания взгляда, с технической точки зрения, разделенной на две части: запись движения глаз и представление интерпретации пользователю в графическом виде. В то время как eye-tracker записывает образец движений взгляда, программное обеспечение, установленное на компьютере, отвечает за интерпретацию данных. Принцип работы прибора состоит в том, что зрачок испытуемого человека малозаметно подсвечивается инфракрасным светом, при этом несколько высокоточных компактных камер постоянно записывает зрачок респондента. Схема работы устройства показана на рисунке 2.

схема.jpg

Рис.2. Схема работы прибора eye-tracker

 

Благодаря высокой точности камер положение зрачка распознается с точностью 10 пикселей, что обеспечивает угловую точность распознавания — 0,5 градусов. Значение данной точности достаточно для выполнения теоретических и научных маркетинговых исследований. После распознавания, кoординаты зрачка непрерывно записываются в базу, впoследствии данные анализируются и составляются визуальные, качественные и количественные отчеты для маркетологов.

При проведении испытаний высокоскоростные камеры непрерывно снимают ваше лицо, отображают на кадрах глаза и методом триангуляции определяют положение обоих глаз в пространстве относительно eye-tracker. По взаимному расположению центра зрачка и отражений от инфракрасной подсветки определяется направление взора для каждого глаза.

Перед проведением испытания пользователь проходит через процедуру калибровки оборудования. Во время этой процедуры, eye-tracker измеряет характеристики глаза пользователя и вычисляет данные движения взгляда. Эти данные включают в себя информацию о формах, преломление света и отражающие свойства различных частей глаза. Во время калибровки пользователя просят посмотреть на определенные точки на экране, известные как калибровочные точки. В течение определенного периода времени испытуемый следит за перемещением данных точек по экрану, а eye-tracker собирает и анализирует поступившую информацию. Полученная информация позволяет рассчитать расстояние и интегрировать для каждого образца наиболее точную запись движения взгляда по изображению. Когда процедура закончена качество калибровки иллюстрируется зелеными линиями разной длины. Длина каждой строки представляет собой смещение между каждой точкой взгляда и центром калибровочной точки.

При проведении испытания возникает вопрос о том, как влияет моргание человеческих глаз на слежение. Моргание — это непроизвольный акт закрытия и открытия век человека. Во время каждого моргания зрачок закрывается веком, в итоге инфракрасный луч не попадает на зрачок, поэтому eye-tracker теряет данные координаты точек X и Y. Во время анализа фиксации eye-tracker может удалять незаписанные координаты точек и экстраполировать данные правильно. Когда веко открывается, то eye-tracker снова записывает отражение инфракрасного луча. При условии, что движение головы находятся в пределах спецификации eye-tracker, устройство может выдавать информацию на экран о моргании за счет необработанных данных, собранных с помощью eye-tracker.

Есть несколько факторов, которые могут повлиять на точность результатов отслеживания взгляда: процедура калибровки, освещенность и дрейф. Дрейф — это постепенное снижение точности данных eye-tracker по сравнению с истинным положением глаз. Дрейф может быть вызван различными фактoрами, такими как физиология глаза (например, степени влажности, слезы) и изменения в окружающей среде (например, вариации солнечного света). Тем не менее, проблема дрейфа становиться незначительной, если испытание проходит не долго. В этом случае частая переоценка снятых показаний ослабевает. Сегодня многие eye-tracker способны хорошо справляться с искажением точности, однако резкие изменения в физиологии глаза или окружающей среды во время отслеживания взгляда может производить значительное влияние.

Однако современные eye-tracker настолько оснащены, что могут записывать саккады и фиксации, размеры зрачка и другие полезные данные с высокой точностью. Данный прибор может обнаружить движение зрачка с точностью менее миллиметра.Средняя погрешность угла зрения составляет около 0,5 градусов, это означает, что система способна определять позицию взгляда на экране примерно меньше 10 мм.

Основной результат, получаемый с помощью eye-tracking, является графическими картами, которые можно наблюдать как в реальном режиме времени, так и в ходе последующего анализа. Основными графиками, интерпретированными с помощью данного оборудования, являются «карта взора», «тепловая карта» и «зоны интересов», которые представлены на рисунке 3.

Кластерный-анализ-изображения-image-cluster-analysis-eyetracking.by_.jpg

Рис. 3. Графическое представление перемещения взгляда

 

Каждая фиксация взгляда отображается в виде окружности, диаметр которой связан с величинoй длительности фиксации. Анализ «карты взора» позволяет выделить последовательность обращения человека к тем или иным элементам интерфейса, а также оценить, в какой момент времени зафиксирован определенный элемент. Анализ «тепловой карты» позволяет узнать, какие области больше всего захватывают внимание человека и где стоит размещать более важную информацию. Если проанализировать «зоны интересов», то с помощью eye-tracker можно узнать больше о тех областях, которые больше всего интересуют заказчика.

Eye-tracking является важным инструментом, который показывает объективный метод, позволяющий увидеть, где находится визуальное внимание человека. Однако, как и в других аналитических методиках, в eye-tracking необходимо понимать цели исследования, иметь четкое представление методики и адекватный контекст, если хотим правильно понять и интерпретировать данные полученные с помощью современного устройства.

 

Литература:

 

  1.      Anderson J. R., 1995. Visual attention. In Cognitive Psychology and its Implications. Ed. W H Freeman & Company New York, 4th Edition, pp. 81–105.
  2.      Ehmke C., Wilson S., 2007. Identifying Web Usability Problems from Eye-Tracking Data. In People and Computers XXI — HCI, but not as we know it: Proceedings of HCI 2007. Ed. Ball L. J., Sasse M. A., Sas C., Ormerod A., Dix A., Bagnall P., Ewan T., British Computer Society, pp. 109–116.
  3.      Статья [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://habrahabr.ru/post/73501/ (дата обращения 15.01.2016)
  4.      Tobii Eye Tracking. An introduction to eye tracking and Tobii Eye Trackers, 2010 [electronic resources] — mode of access: http://www.acuity-ets.com/downloads/Tobii %20Eye %20Tracking %20Introduction %20Whitepaper.pdf
  5.      Rayner K., 2009. Eye Movements and Visual Encoding During Scene Perception. Psychological Science, Vol. 20, Nr 1, pp. 6–10
  6.      The eye tribe technology [electronic resources] — mode of access: http://theeyetribe.com
  7.      Spakov O., 2008 iComponent Device-Independent Platform for Analyzing Eye Movement Data and Developing Eye-Based Applications. Doctoral dissertation. Acta Electronica Universitatis Tamperensis, 725.
Основные термины (генерируются автоматически): глаз, данные, движение взгляда, четкая картинка, человеческий глаз, физиология глаза, проведение испытания, помощь, полученная информация, окружающая среда, интерпретация данных, экран.


Ключевые слова

глаз-трекер, слежение, движение взгляда, глаза.

Похожие статьи

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

Движения глаз — естественная составляющая зрительного восприятия. Даже при относительной неподвижности взгляда, глаза совершают микродвижения.

С его помощью были описаны основные виды окуломоторной активности человека.

Влияние смартфонов на функции зрения

На сегодняшний день человека окружает много цифровых приборов, которые упрощают его жизнь.

Световоспринимающая часть глаза: сетчатка. Она предназначена для восприятия зрительной информации.

Почему глаза двигаются вместе?

Ключевые слова: движение глаз вместе. Любопытный Тимофей.

В глаз поступает свет, который отражается от окружающих нас предметов.

Тем не менее, в человеческих глазах есть кое-что особенное, что отличает их от глаз животных.

Метод проекций яркости при поиске зрачка на изображении

Предлагается метод быстрого определения на изображении глаза точки, лежащей внутри

Так как зрачок сильно отличается от окружающей его радужки по яркости, на его границе

Для ускорения работы, в основном, используется уменьшение объёма данных, с которыми...

Применение электроокулографии для управления указателем...

Движения глаз регистрируются с помощью электродов, которые устанавливаются крестообразно вокруг глазной впадины.

Именно они несут информацию об изменениях положений глаз и взгляда человека.

Обнаружение объектов на изображении с использованием...

Оборудование отслеживает движение зрачка глаза человека в момент, когда тот рассматривает на экране компьютера различную информацию [3] в виде изображений, видеоряда, веб-приложений. (рис.1). Как показывает практика, с помощью данных движения...

К обзору диагностических методик определения модальностей...

окружающий мир, методика, способ получения информации, движение глаз, ряд методик, ведущая модальность, кинестетический тип, визуальный тип, ведущий канал восприятия, тестовая методика.

Береги зрение смолоду | Анкета «Как я забочусь о своих глазах»

По данным некоторых ученых, 70% всех сведений человек получает из окружающего мира с помощью зрения, другие полагают, что цифра должна быть увеличена до 90%. Глаза ребенка выполняют значительную зрительную работу.

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Таким образом, здесь используется информация о структуре окружающих объектов и отслеживается их движение, что

А затем, система управления роботом может на основе этих данных, корректно

Распознавание образов окружающих объектов внешней среды.

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

Движения глаз — естественная составляющая зрительного восприятия. Даже при относительной неподвижности взгляда, глаза совершают микродвижения.

С его помощью были описаны основные виды окуломоторной активности человека.

Влияние смартфонов на функции зрения

На сегодняшний день человека окружает много цифровых приборов, которые упрощают его жизнь.

Световоспринимающая часть глаза: сетчатка. Она предназначена для восприятия зрительной информации.

Почему глаза двигаются вместе?

Ключевые слова: движение глаз вместе. Любопытный Тимофей.

В глаз поступает свет, который отражается от окружающих нас предметов.

Тем не менее, в человеческих глазах есть кое-что особенное, что отличает их от глаз животных.

Метод проекций яркости при поиске зрачка на изображении

Предлагается метод быстрого определения на изображении глаза точки, лежащей внутри

Так как зрачок сильно отличается от окружающей его радужки по яркости, на его границе

Для ускорения работы, в основном, используется уменьшение объёма данных, с которыми...

Применение электроокулографии для управления указателем...

Движения глаз регистрируются с помощью электродов, которые устанавливаются крестообразно вокруг глазной впадины.

Именно они несут информацию об изменениях положений глаз и взгляда человека.

Обнаружение объектов на изображении с использованием...

Оборудование отслеживает движение зрачка глаза человека в момент, когда тот рассматривает на экране компьютера различную информацию [3] в виде изображений, видеоряда, веб-приложений. (рис.1). Как показывает практика, с помощью данных движения...

К обзору диагностических методик определения модальностей...

окружающий мир, методика, способ получения информации, движение глаз, ряд методик, ведущая модальность, кинестетический тип, визуальный тип, ведущий канал восприятия, тестовая методика.

Береги зрение смолоду | Анкета «Как я забочусь о своих глазах»

По данным некоторых ученых, 70% всех сведений человек получает из окружающего мира с помощью зрения, другие полагают, что цифра должна быть увеличена до 90%. Глаза ребенка выполняют значительную зрительную работу.

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Таким образом, здесь используется информация о структуре окружающих объектов и отслеживается их движение, что

А затем, система управления роботом может на основе этих данных, корректно

Распознавание образов окружающих объектов внешней среды.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

Движения глаз — естественная составляющая зрительного восприятия. Даже при относительной неподвижности взгляда, глаза совершают микродвижения.

С его помощью были описаны основные виды окуломоторной активности человека.

Влияние смартфонов на функции зрения

На сегодняшний день человека окружает много цифровых приборов, которые упрощают его жизнь.

Световоспринимающая часть глаза: сетчатка. Она предназначена для восприятия зрительной информации.

Почему глаза двигаются вместе?

Ключевые слова: движение глаз вместе. Любопытный Тимофей.

В глаз поступает свет, который отражается от окружающих нас предметов.

Тем не менее, в человеческих глазах есть кое-что особенное, что отличает их от глаз животных.

Метод проекций яркости при поиске зрачка на изображении

Предлагается метод быстрого определения на изображении глаза точки, лежащей внутри

Так как зрачок сильно отличается от окружающей его радужки по яркости, на его границе

Для ускорения работы, в основном, используется уменьшение объёма данных, с которыми...

Применение электроокулографии для управления указателем...

Движения глаз регистрируются с помощью электродов, которые устанавливаются крестообразно вокруг глазной впадины.

Именно они несут информацию об изменениях положений глаз и взгляда человека.

Обнаружение объектов на изображении с использованием...

Оборудование отслеживает движение зрачка глаза человека в момент, когда тот рассматривает на экране компьютера различную информацию [3] в виде изображений, видеоряда, веб-приложений. (рис.1). Как показывает практика, с помощью данных движения...

К обзору диагностических методик определения модальностей...

окружающий мир, методика, способ получения информации, движение глаз, ряд методик, ведущая модальность, кинестетический тип, визуальный тип, ведущий канал восприятия, тестовая методика.

Береги зрение смолоду | Анкета «Как я забочусь о своих глазах»

По данным некоторых ученых, 70% всех сведений человек получает из окружающего мира с помощью зрения, другие полагают, что цифра должна быть увеличена до 90%. Глаза ребенка выполняют значительную зрительную работу.

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Таким образом, здесь используется информация о структуре окружающих объектов и отслеживается их движение, что

А затем, система управления роботом может на основе этих данных, корректно

Распознавание образов окружающих объектов внешней среды.

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

Движения глаз — естественная составляющая зрительного восприятия. Даже при относительной неподвижности взгляда, глаза совершают микродвижения.

С его помощью были описаны основные виды окуломоторной активности человека.

Влияние смартфонов на функции зрения

На сегодняшний день человека окружает много цифровых приборов, которые упрощают его жизнь.

Световоспринимающая часть глаза: сетчатка. Она предназначена для восприятия зрительной информации.

Почему глаза двигаются вместе?

Ключевые слова: движение глаз вместе. Любопытный Тимофей.

В глаз поступает свет, который отражается от окружающих нас предметов.

Тем не менее, в человеческих глазах есть кое-что особенное, что отличает их от глаз животных.

Метод проекций яркости при поиске зрачка на изображении

Предлагается метод быстрого определения на изображении глаза точки, лежащей внутри

Так как зрачок сильно отличается от окружающей его радужки по яркости, на его границе

Для ускорения работы, в основном, используется уменьшение объёма данных, с которыми...

Применение электроокулографии для управления указателем...

Движения глаз регистрируются с помощью электродов, которые устанавливаются крестообразно вокруг глазной впадины.

Именно они несут информацию об изменениях положений глаз и взгляда человека.

Обнаружение объектов на изображении с использованием...

Оборудование отслеживает движение зрачка глаза человека в момент, когда тот рассматривает на экране компьютера различную информацию [3] в виде изображений, видеоряда, веб-приложений. (рис.1). Как показывает практика, с помощью данных движения...

К обзору диагностических методик определения модальностей...

окружающий мир, методика, способ получения информации, движение глаз, ряд методик, ведущая модальность, кинестетический тип, визуальный тип, ведущий канал восприятия, тестовая методика.

Береги зрение смолоду | Анкета «Как я забочусь о своих глазах»

По данным некоторых ученых, 70% всех сведений человек получает из окружающего мира с помощью зрения, другие полагают, что цифра должна быть увеличена до 90%. Глаза ребенка выполняют значительную зрительную работу.

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Таким образом, здесь используется информация о структуре окружающих объектов и отслеживается их движение, что

А затем, система управления роботом может на основе этих данных, корректно

Распознавание образов окружающих объектов внешней среды.

Задать вопрос