El seguimiento ocular es el proceso de medir el punto de mirada (donde se mira) o el movimiento de un ojo en relación con la cabeza. Un rastreador ocular es un dispositivo para medir las posiciones y el movimiento de los ojos . Los rastreadores oculares se utilizan en investigaciones sobre el sistema visual , en psicología, psicolingüística , marketing, como dispositivo de entrada para la interacción persona-computadora y en el diseño de productos. Además, los rastreadores oculares se utilizan cada vez más para aplicaciones de asistencia y rehabilitación, como el control de sillas de ruedas, brazos robóticos y prótesis. Recientemente, el seguimiento ocular se ha examinado como una herramienta para la detección temprana del trastorno del espectro autista . Existen varios métodos para medir el movimiento ocular, y la variante más popular utiliza imágenes de vídeo para extraer la posición de los ojos. Otros métodos utilizan bobinas de búsqueda o se basan en el electrooculograma .
En el siglo XIX, los estudios del movimiento ocular se realizaban mediante observaciones directas. Por ejemplo, Louis Émile Javal observó en 1879 que la lectura no implica un barrido suave de la mirada a lo largo del texto, como se suponía anteriormente, sino una serie de paradas breves (llamadas fijaciones ) y movimientos sacádicos rápidos . [1] Esta observación planteó importantes cuestiones sobre la lectura, cuestiones que se exploraron durante el siglo XX: ¿En qué palabras se detienen los ojos? ¿Por cuánto tiempo? ¿Cuándo regresan a palabras ya vistas?
Edmund Huey [2] construyó uno de los primeros rastreadores oculares, utilizando una especie de lente de contacto con un orificio para la pupila . La lente estaba conectada a un puntero de aluminio que se movía en respuesta al movimiento del ojo. Huey estudió y cuantificó las regresiones (sólo una pequeña proporción de las sacádicas son regresiones) y demostró que algunas palabras de una oración no están fijadas.
Los primeros rastreadores oculares no intrusivos fueron construidos por Guy Thomas Buswell en Chicago, utilizando haces de luz que se reflejaban en el ojo y luego se grababan en una película. Buswell realizó estudios sistemáticos sobre la lectura [3] [4] y la visualización de imágenes. [5]
En la década de 1950, Alfred L. Yarbus [6] realizó una investigación sobre el seguimiento ocular y su libro de 1967 se cita a menudo. Demostró que la tarea asignada a un sujeto tiene una influencia muy grande en el movimiento ocular del sujeto. También escribió sobre la relación entre fijaciones e intereses:
Todos los registros... muestran de manera concluyente que el carácter del movimiento ocular es completamente independiente o depende sólo ligeramente del material de la imagen y de cómo se hizo, siempre que sea plana o casi plana." [7 ]
El patrón cíclico en el examen de imágenes "depende no sólo de lo que se muestra en la imagen, sino también del problema que enfrenta el observador y de la información que espera obtener de la imagen". [8]
Los registros de los movimientos oculares muestran que la atención del observador generalmente se centra únicamente en ciertos elementos de la imagen.... El movimiento ocular refleja los procesos de pensamiento humano; de modo que el pensamiento del observador puede seguirse hasta cierto punto a partir de los registros del movimiento ocular (el pensamiento que acompaña al examen de un objeto concreto). Es fácil determinar a partir de estos registros qué elementos atraen la atención del observador (y, en consecuencia, su pensamiento), en qué orden y con qué frecuencia. [7]
Con frecuencia se llama la atención del observador sobre elementos que no aportan información importante pero que, en su opinión, sí pueden proporcionarla. A menudo, un observador centrará su atención en elementos que son inusuales en las circunstancias particulares, desconocidos, incomprensibles, etc. [9]
... al cambiar sus puntos de fijación, el ojo del observador vuelve repetidamente a los mismos elementos de la imagen. El tiempo adicional dedicado a la percepción no se utiliza para examinar los elementos secundarios, sino para reexaminar los elementos más importantes. [10]
En la década de 1970, la investigación sobre el seguimiento ocular se expandió rápidamente, en particular la investigación sobre la lectura. Rayner ofrece una buena visión general de la investigación en este período . [13]
En 1980, Just y Carpenter [14] formularon la influyente hipótesis ojo-mente fuerte , de que "no existe un desfase apreciable entre lo que se fija y lo que se procesa". Si esta hipótesis es correcta, entonces cuando un sujeto mira una palabra u objeto, también piensa en él (proceso cognitivo), y exactamente durante el tiempo que dura la fijación registrada. Los investigadores que utilizan el seguimiento ocular suelen dar por sentada la hipótesis. Sin embargo, las técnicas de mirada contingente ofrecen una opción interesante para desenredar las atenciones abiertas y encubiertas, para diferenciar lo que está fijado y lo que se procesa.
Durante la década de 1980, la hipótesis ojo-mente fue cuestionada a menudo a la luz de la atención encubierta, [15] [16] la atención a algo que uno no está mirando, lo que la gente suele hacer. Si la atención encubierta es común durante las grabaciones de seguimiento ocular, la ruta de escaneo resultante y los patrones de fijación a menudo mostrarían no dónde ha estado la atención, sino sólo hacia dónde ha estado mirando el ojo, sin indicar el procesamiento cognitivo.
La década de 1980 también vio nacer el uso del seguimiento ocular para responder preguntas relacionadas con la interacción persona-computadora. Específicamente, los investigadores investigaron cómo los usuarios buscan comandos en los menús de la computadora. [17] Además, las computadoras permitieron a los investigadores utilizar resultados de seguimiento ocular en tiempo real, principalmente para ayudar a los usuarios discapacitados. [17]
Más recientemente, ha habido un crecimiento en el uso del seguimiento ocular para estudiar cómo los usuarios interactúan con diferentes interfaces de computadora. Las preguntas específicas que hacen los investigadores están relacionadas con la facilidad con la que las diferentes interfaces son para los usuarios. [17] Los resultados de la investigación sobre seguimiento ocular pueden conducir a cambios en el diseño de la interfaz. Otra área reciente de investigación se centra en el desarrollo web. Esto puede incluir cómo reaccionan los usuarios a los menús desplegables o dónde centran su atención en un sitio web para que el desarrollador sepa dónde colocar un anuncio. [18]
Según Hoffman, [19] el consenso actual es que la atención visual siempre está ligeramente (100 a 250 ms) por delante del ojo. Pero tan pronto como la atención se desplaza a una nueva posición, los ojos querrán seguirla. [20]
Todavía no se pueden inferir directamente procesos cognitivos específicos a partir de una fijación en un objeto particular de una escena. [21] Por ejemplo, una fijación en una cara en una imagen puede indicar reconocimiento, agrado, desagrado, perplejidad, etc. Por lo tanto, el seguimiento ocular a menudo se combina con otras metodologías, como protocolos verbales introspectivos .
Gracias a los avances en los dispositivos electrónicos portátiles, los rastreadores oculares portátiles montados en la cabeza actualmente pueden lograr un rendimiento excelente y se utilizan cada vez más en aplicaciones de investigación y mercado dirigidas a entornos de la vida diaria. [22] Estos mismos avances han llevado a aumentos en el estudio de los pequeños movimientos oculares que ocurren durante la fijación, tanto en el laboratorio como en entornos aplicados. [23]
En el siglo XXI, el uso de inteligencia artificial (IA) y redes neuronales artificiales se ha convertido en una forma viable de completar tareas y análisis de seguimiento ocular. En particular, la red neuronal convolucional se presta al seguimiento ocular, ya que está diseñada para tareas centradas en imágenes. Con la IA, las tareas y estudios de seguimiento ocular pueden generar información adicional que quizás no haya sido detectada por observadores humanos. La práctica del aprendizaje profundo también permite que una red neuronal determinada mejore en una tarea determinada cuando se le proporcionan suficientes datos de muestra. Sin embargo, esto requiere una cantidad relativamente grande de datos de entrenamiento. [24]
Los posibles casos de uso de la IA en el seguimiento ocular cubren una amplia gama de temas, desde aplicaciones médicas [25] hasta seguridad del conductor [24] , teoría de juegos [26] e incluso aplicaciones de educación y capacitación. [27] [28] [29]
Los rastreadores oculares miden las rotaciones del ojo de varias maneras, pero principalmente se clasifican en una de tres categorías:
El primer tipo utiliza un accesorio para el ojo, como una lente de contacto especial con un espejo incorporado o un sensor de campo magnético, y el movimiento del accesorio se mide asumiendo que no se desliza significativamente a medida que gira el ojo. Las mediciones con lentes de contacto ajustadas han proporcionado registros extremadamente sensibles del movimiento ocular, y las bobinas de búsqueda magnética son el método elegido por los investigadores que estudian la dinámica y la fisiología subyacente del movimiento ocular. Este método permite medir el movimiento ocular en direcciones horizontales, verticales y de torsión. [30]
La segunda categoría amplia utiliza algún método óptico sin contacto para medir el movimiento ocular. La luz, normalmente infrarroja, se refleja en el ojo y se detecta mediante una cámara de vídeo o algún otro sensor óptico especialmente diseñado. Luego, la información se analiza para extraer la rotación del ojo a partir de cambios en los reflejos. Los rastreadores oculares basados en vídeo suelen utilizar el reflejo corneal (la primera imagen de Purkinje ) y el centro de la pupila como características para realizar un seguimiento a lo largo del tiempo. Un tipo más sensible de rastreador ocular, el rastreador ocular de Purkinje dual, [31] utiliza reflejos de la parte frontal de la córnea (primera imagen de Purkinje) y de la parte posterior del cristalino (cuarta imagen de Purkinje) como características para rastrear. Un método de seguimiento aún más sensible consiste en obtener imágenes de características desde el interior del ojo, como los vasos sanguíneos de la retina, y seguir estas características a medida que el ojo gira. Los métodos ópticos, en particular los basados en la grabación de vídeo, se utilizan ampliamente para el seguimiento de la mirada y se prefieren por ser no invasivos y económicos.
La tercera categoría utiliza potenciales eléctricos medidos con electrodos colocados alrededor de los ojos. Los ojos son el origen de un campo de potencial eléctrico constante que también puede detectarse en total oscuridad y con los ojos cerrados. Se puede modelar para que sea generado por un dipolo con su polo positivo en la córnea y su polo negativo en la retina. La señal eléctrica que se puede derivar utilizando dos pares de electrodos de contacto colocados en la piel alrededor de un ojo se llama electrooculograma (EOG) . Si los ojos se mueven desde la posición central hacia la periferia, la retina se acerca a un electrodo mientras que la córnea se acerca al opuesto. Este cambio en la orientación del dipolo y, en consecuencia, del campo de potencial eléctrico, da como resultado un cambio en la señal EOG medida. A la inversa, mediante el análisis de estos cambios se pueden rastrear los movimientos oculares. Debido a la discretización dada por la configuración común del electrodo, se pueden identificar dos componentes de movimiento separados, uno horizontal y otro vertical. Un tercer componente del EOG es el canal radial del EOG, [32] que es el promedio de los canales del EOG referidos a algún electrodo posterior del cuero cabelludo. Este canal EOG radial es sensible a los potenciales de picos sacádicos que surgen de los músculos extraoculares al inicio de las sacudidas y permite una detección confiable incluso de sacudidas en miniatura. [33]
Debido a las posibles derivas y las relaciones variables entre las amplitudes de la señal del EOG y los tamaños de las sacadas, resulta complicado utilizar el EOG para medir el movimiento ocular lento y detectar la dirección de la mirada. Sin embargo, el EOG es una técnica muy sólida para medir el movimiento ocular sacádico asociado con los cambios de mirada y detectar parpadeos . A diferencia de los rastreadores oculares basados en vídeo, el EOG permite registrar los movimientos oculares incluso con los ojos cerrados y, por tanto, puede utilizarse en la investigación del sueño. Se trata de un enfoque muy ligero que, a diferencia de los actuales rastreadores oculares basados en vídeo, requiere poca potencia computacional, funciona en diferentes condiciones de iluminación y puede implementarse como un sistema portátil integrado y autónomo . [34] [35] Por lo tanto, es el método de elección para medir el movimiento ocular en situaciones móviles de la vida diaria y fases REM durante el sueño. La principal desventaja del EOG es su precisión relativamente pobre en la dirección de la mirada en comparación con un rastreador de video. Es decir, es difícil determinar con buena precisión exactamente hacia dónde mira un sujeto, aunque se puede determinar el tiempo de los movimientos oculares.
Los diseños actuales más utilizados son los rastreadores oculares basados en vídeo. Una cámara enfoca uno o ambos ojos y registra el movimiento ocular mientras el espectador mira algún tipo de estímulo. La mayoría de los rastreadores oculares modernos utilizan el centro de la pupila y luz no colimada infrarroja / infrarroja cercana para crear reflejos corneales (CR). El vector entre el centro de la pupila y los reflejos corneales se puede utilizar para calcular el punto de mirada en la superficie o la dirección de la mirada. Por lo general, se necesita un procedimiento de calibración simple del individuo antes de usar el rastreador ocular. [36]
Se utilizan dos tipos generales de técnicas de seguimiento ocular infrarrojo/infrarrojo cercano (también conocido como luz activa): pupila brillante y pupila oscura. Su diferencia se basa en la ubicación de la fuente de iluminación con respecto a la óptica. Si la iluminación es coaxial con la trayectoria óptica, entonces el ojo actúa como un retrorreflector cuando la luz se refleja en la retina creando un efecto de pupila brillante similar al ojo rojo . Si la fuente de iluminación está desviada de la trayectoria óptica, entonces la pupila aparece oscura porque la retrorreflexión de la retina se dirige en dirección opuesta a la cámara. [37]
El seguimiento de pupila brillante crea un mayor contraste iris/pupila, lo que permite un seguimiento ocular más sólido con toda la pigmentación del iris y reduce en gran medida la interferencia causada por las pestañas y otras características que oscurecen. [38] También permite el seguimiento en condiciones de iluminación que van desde oscuridad total hasta muy brillante.
Otro método menos utilizado se conoce como luz pasiva. Utiliza luz visible para iluminar, algo que puede causar algunas distracciones a los usuarios. [37] Otro desafío con este método es que el contraste de la pupila es menor que en los métodos de luz activa, por lo tanto, el centro del iris se utiliza para calcular el vector. [39] Este cálculo necesita detectar el límite del iris y la esclerótica blanca ( seguimiento del limbo ). Presenta otro desafío para los movimientos oculares verticales debido a la obstrucción de los párpados. [40]
Las configuraciones de seguimiento ocular varían mucho. Algunos se montan en la cabeza, otros requieren que la cabeza esté estable (por ejemplo, con un apoyo para la barbilla) y algunos funcionan de forma remota y siguen automáticamente la cabeza durante el movimiento. La mayoría utiliza una frecuencia de muestreo de al menos 30 Hz. Aunque 50/60 Hz es más común, hoy en día muchos rastreadores oculares basados en vídeo funcionan a 240, 350 o incluso 1000/1250 Hz, velocidades necesarias para capturar los movimientos oculares de fijación o medir correctamente la dinámica sacádica.
Los movimientos oculares generalmente se dividen en fijaciones y movimientos sacádicos: cuando la mirada se detiene en una determinada posición y cuando se mueve a otra posición, respectivamente. La serie resultante de fijaciones y movimientos sacádicos se denomina scanpath. La persecución suave describe el ojo que sigue un objeto en movimiento. Los movimientos oculares de fijación incluyen microsacadas : pequeñas sacudidas involuntarias que ocurren durante el intento de fijación. La mayor parte de la información del ojo está disponible durante una fijación o una persecución suave, pero no durante una sacada. [41]
Los scanpaths son útiles para analizar la intención, el interés y la prominencia cognitiva. Otros factores biológicos (algunos tan simples como el género) también pueden afectar la ruta de exploración. El seguimiento ocular en la interacción persona-computadora (HCI) generalmente investiga la ruta de exploración con fines de usabilidad o como método de entrada en pantallas contingentes a la mirada , también conocidas como interfaces basadas en la mirada. [42]
La interpretación de los datos registrados por los distintos tipos de rastreadores oculares utiliza diversos programas informáticos que los animan o los representan visualmente, de modo que se pueda resumir gráficamente el comportamiento visual de uno o varios usuarios. El vídeo generalmente está codificado manualmente para identificar las AOI (áreas de interés) o recientemente utilizando inteligencia artificial. La presentación gráfica rara vez es la base de los resultados de la investigación, ya que están limitados en términos de lo que se puede analizar: la investigación que se basa en el seguimiento ocular, por ejemplo, generalmente requiere mediciones cuantitativas de los eventos de movimiento ocular y sus parámetros. Las siguientes visualizaciones son las más comúnmente utilizado:
Representaciones animadas de un punto en la interfaz. Este método se utiliza cuando se examina el comportamiento visual de forma individual indicando dónde el usuario centró su mirada en cada momento, complementado con un pequeño camino que indica los movimientos sacádicos anteriores, como se ve en la imagen.
Representaciones estáticas de la ruta sacada. Esto es bastante similar al descrito anteriormente, con la diferencia de que este es un método estático. Para interpretar esto se requiere un mayor nivel de experiencia que con los animados.
Mapas de calor Una representación estática alternativa, utilizada principalmente para el análisis aglomerado de los patrones de exploración visual en un grupo de usuarios. En estas representaciones, las zonas 'calientes' o de mayor densidad designan donde los usuarios centraron su mirada (no su atención) con mayor frecuencia. Los mapas de calor son la técnica de visualización más conocida para estudios de seguimiento ocular. [43]
Mapas de zonas ciegas, o mapas de enfoque. Este método es una versión simplificada de los mapas de calor donde se muestran claramente las zonas visualmente menos concurridas por los usuarios, permitiendo así una mejor comprensión de la información más relevante, es decir, proporciona más información sobre qué zonas no fueron vistas por los usuarios.
Mapas de prominencia Similar a los mapas de calor, un mapa de prominencia ilustra áreas de enfoque mostrando de manera brillante los objetos que llaman la atención sobre un lienzo inicialmente negro. Cuanto más se preste atención a un objeto en particular, más brillante aparecerá. [44]
Los rastreadores oculares miden necesariamente la rotación del ojo con respecto a algún marco de referencia. Esto suele estar vinculado al sistema de medición. Por lo tanto, si el sistema de medición está montado en la cabeza, como ocurre con el EOG o un sistema basado en video montado en un casco, entonces se miden los ángulos ojo-cabeza. Para deducir la línea de visión en coordenadas mundiales, es necesario mantener la cabeza en una posición constante o también se deben seguir sus movimientos. En estos casos, la dirección de la cabeza se suma a la dirección del ojo dentro de la cabeza para determinar la dirección de la mirada. Sin embargo, si el movimiento de la cabeza es menor, el ojo permanece en posición constante. [45]
Si el sistema de medición está montado en una mesa, como ocurre con las bobinas de búsqueda esclerales o los sistemas de cámara (remotos) montados en la mesa, los ángulos de mirada se miden directamente en coordenadas mundiales. Normalmente, en estas situaciones están prohibidos los movimientos de la cabeza. La posición de la cabeza se fija, por ejemplo, mediante una barra de mordida o un soporte para la frente. Entonces, un sistema de referencia centrado en la cabeza es idéntico a un sistema de referencia centrado en el mundo. O coloquialmente, la posición del ojo en la cabeza determina directamente la dirección de la mirada.
Se encuentran disponibles algunos resultados sobre los movimientos del ojo humano en condiciones naturales donde también se permiten los movimientos de la cabeza. [46] La posición relativa del ojo y la cabeza, incluso con una dirección de mirada constante, influye en la actividad neuronal en las áreas visuales superiores. [47]
Se han realizado muchas investigaciones sobre los mecanismos y la dinámica de la rotación ocular, pero el objetivo del seguimiento ocular suele ser estimar la dirección de la mirada. Los usuarios pueden estar interesados en qué características de una imagen llaman la atención, por ejemplo. Es importante tener en cuenta que el rastreador ocular no proporciona una dirección absoluta de la mirada, sino que sólo puede medir los cambios en la dirección de la mirada. Para determinar con precisión qué está mirando un sujeto, se requiere algún procedimiento de calibración en el que el sujeto mira un punto o una serie de puntos, mientras el eye tracker registra el valor que corresponde a cada posición de la mirada. (Incluso aquellas técnicas que rastrean las características de la retina no pueden proporcionar una dirección exacta de la mirada porque no existe una característica anatómica específica que marque el punto exacto donde el eje visual se encuentra con la retina, si es que realmente existe un punto único y estable). Una calibración confiable es esencial para obtener datos válidos y repetibles del movimiento ocular, y esto puede ser un desafío importante para sujetos no verbales o aquellos que tienen una mirada inestable.
Cada método de seguimiento ocular tiene ventajas y desventajas, y la elección de un sistema de seguimiento ocular depende de consideraciones de costo y aplicación. Existen métodos fuera de línea y procedimientos en línea como AttentionTracking . Existe un equilibrio entre costo y sensibilidad: los sistemas más sensibles cuestan muchas decenas de miles de dólares y requieren una experiencia considerable para funcionar correctamente. Los avances en la tecnología informática y de vídeo han llevado al desarrollo de sistemas de costo relativamente bajo que son útiles para muchas aplicaciones y bastante fáciles de usar. [48] Sin embargo, la interpretación de los resultados aún requiere cierto nivel de experiencia, porque un sistema desalineado o mal calibrado puede producir datos tremendamente erróneos.
Un equipo del Instituto Federal Suizo de Tecnología grabó los movimientos oculares de dos grupos de conductores con una cámara frontal especial: conductores noveles y experimentados grabaron los movimientos oculares al acercarse a una curva de una carretera estrecha. La serie de imágenes se ha condensado a partir de los fotogramas de la película original [50] para mostrar 2 fijaciones oculares por imagen para una mejor comprensión.
Cada una de estas imágenes corresponde a aproximadamente 0,5 segundos en tiempo real.
La serie de imágenes muestra un ejemplo de fijaciones oculares del 9 al 14 de un conductor novato típico y de un conductor experimentado.
La comparación de las imágenes superiores muestra que el conductor experimentado controla la curva e incluso le queda el Fijador No. 9 para mirar a un lado, mientras que el conductor novato necesita controlar la carretera y estimar la distancia hasta el coche estacionado.
En las imágenes del medio, el conductor experimentado ahora está completamente concentrado en el lugar donde se podía ver un automóvil que se aproximaba. El conductor novato concentra su vista en el coche aparcado.
En la imagen inferior, el principiante está ocupado calculando la distancia entre la pared izquierda y el coche aparcado, mientras que el conductor experimentado puede utilizar su visión periférica para ello y seguir concentrando la visión en el punto peligroso de la curva: si aparece un coche allí, el El conductor debe ceder el paso, es decir, detenerse por la derecha en lugar de adelantar al coche aparcado. [51]
Estudios más recientes también han utilizado el seguimiento ocular montado en la cabeza para medir los movimientos oculares durante condiciones de conducción en el mundo real. [52] [23]
Mientras caminan, los sujetos de edad avanzada dependen más de la visión foveal que los sujetos más jóvenes. Su velocidad al caminar se ve disminuida por un campo visual limitado , probablemente causado por una visión periférica deteriorada.
Los sujetos más jóvenes utilizan tanto su visión central como periférica mientras caminan. Su visión periférica permite un control más rápido sobre el proceso de caminar. [53]
Una amplia variedad de disciplinas utilizan técnicas de seguimiento ocular, incluidas las ciencias cognitivas ; psicología (en particular psicolingüística ; el paradigma del mundo visual); interacción persona-computadora (HCI); factores humanos y ergonomía ; investigación de mercados e investigación médica (diagnóstico neurológico). [54] Las aplicaciones específicas incluyen el seguimiento del movimiento ocular en la lectura de idiomas , lectura de música , reconocimiento de actividad humana , percepción de publicidad, práctica de deportes, detección de distracciones y estimación de la carga cognitiva de conductores y pilotos y como medio para operar computadoras por parte de personas con deterioro motor severo. [23] En el campo de la realidad virtual, el seguimiento ocular se utiliza en pantallas montadas en la cabeza para una variedad de propósitos, incluido el de reducir la carga de procesamiento al representar únicamente el área gráfica dentro de la mirada del usuario. [55]
En los últimos años, la mayor sofisticación y accesibilidad de las tecnologías de seguimiento ocular han generado un gran interés en el sector comercial. Las aplicaciones incluyen usabilidad web , publicidad, patrocinio, diseño de paquetes e ingeniería automotriz. En general, los estudios comerciales de seguimiento ocular funcionan presentando un estímulo objetivo a una muestra de consumidores mientras un rastreador ocular registra la actividad ocular. Ejemplos de estímulos objetivo pueden incluir sitios web, programas de televisión, eventos deportivos, películas y comerciales, revistas y periódicos, paquetes, exhibidores, sistemas de consumo (cajeros automáticos, sistemas de pago, quioscos) y software. Los datos resultantes se pueden analizar estadísticamente y representar gráficamente para proporcionar evidencia de patrones visuales específicos. Al examinar fijaciones, movimientos sacádicos , dilatación de la pupila, parpadeos y una variedad de otros comportamientos, los investigadores pueden determinar mucho sobre la efectividad de un medio o producto determinado. Si bien algunas empresas realizan este tipo de investigación internamente, hay muchas empresas privadas que ofrecen servicios y análisis de seguimiento ocular.
Un campo de investigación comercial sobre el seguimiento ocular es la usabilidad web. Si bien las técnicas de usabilidad tradicionales suelen ser bastante poderosas para proporcionar información sobre los patrones de clic y desplazamiento, el seguimiento ocular ofrece la capacidad de analizar la interacción del usuario entre los clics y cuánto tiempo pasa entre clics, proporcionando así información valiosa sobre qué funciones son las más importantes. llamativo, qué características causan confusión y cuáles se ignoran por completo. Específicamente, el seguimiento ocular se puede utilizar para evaluar la eficiencia de la búsqueda, la marca, los anuncios en línea, la usabilidad de la navegación, el diseño general y muchos otros componentes del sitio. Los análisis pueden centrarse en un prototipo o en un sitio de la competencia además del sitio principal del cliente.
El seguimiento ocular se utiliza habitualmente en una variedad de medios publicitarios diferentes. Los comerciales, los anuncios impresos, los anuncios en línea y los programas patrocinados son propicios para el análisis con la tecnología actual de seguimiento ocular. Un ejemplo es el análisis de los movimientos oculares sobre los anuncios de las Páginas Amarillas . Un estudio se centró en qué características particulares hacían que las personas notaran un anuncio, si veían los anuncios en un orden particular y cómo variaban los tiempos de visualización. El estudio reveló que el tamaño, los gráficos, el color y el texto de los anuncios influyen en la atención a los anuncios. Saber esto permite a los investigadores evaluar con gran detalle con qué frecuencia una muestra de consumidores se fija en el logotipo, producto o anuncio objetivo. Por tanto, un anunciante puede cuantificar el éxito de una campaña determinada en términos de atención visual real. [56] Otro ejemplo de esto es un estudio que encontró que en la página de resultados de un motor de búsqueda , los fragmentos de autoría recibieron más atención que los anuncios pagados o incluso el primer resultado orgánico. [57]
Otro ejemplo más de investigación comercial de seguimiento ocular proviene del campo del reclutamiento. Un estudio analizó cómo los reclutadores examinan los perfiles de LinkedIn y presentó los resultados como mapas de calor . [58]
En 2017, los científicos construyeron una red neuronal integrada profunda (DINN) a partir de una red neuronal profunda y una red neuronal convolucional. [24] El objetivo era utilizar el aprendizaje profundo para examinar imágenes de conductores y determinar su nivel de somnolencia "clasificando los estados oculares". Con suficientes imágenes, el DINN propuesto idealmente podría determinar cuándo parpadean los conductores, con qué frecuencia y durante cuánto tiempo. A partir de ahí, podría juzgar qué tan cansado parece estar un conductor determinado, realizando efectivamente un ejercicio de seguimiento ocular. El DINN se entrenó con datos de más de 2.400 sujetos y diagnosticó correctamente sus estados entre el 96% y el 99,5% de las veces. La mayoría de los demás modelos de inteligencia artificial funcionaron a tasas superiores al 90%. [24] Idealmente, esta tecnología podría proporcionar otra vía para la detección de la somnolencia del conductor .
En un estudio de 2019, se construyó una red neuronal convolucional (CNN) con la capacidad de identificar piezas de ajedrez individuales de la misma manera que otras CNN pueden identificar rasgos faciales. [26] Luego se le suministraron datos de entrada de seguimiento ocular de 30 jugadores de ajedrez de diversos niveles de habilidad. Con estos datos, la CNN utilizó la estimación de la mirada para determinar las partes del tablero de ajedrez a las que un jugador estaba prestando mucha atención. Luego generó un mapa de prominencia para ilustrar esas partes del tablero. En última instancia, la CNN combinaría su conocimiento del tablero y las piezas con su mapa de prominencia para predecir el próximo movimiento de los jugadores. Independientemente del conjunto de datos de entrenamiento con el que se entrenó el sistema de red neuronal, predijo el siguiente movimiento con mayor precisión que si hubiera seleccionado cualquier movimiento posible al azar, y los mapas de prominencia dibujados para cualquier jugador y situación determinados eran más del 54% similares. [26]
Las personas con discapacidad motora grave pueden utilizar el seguimiento ocular para interactuar con las computadoras [59] , ya que es más rápido que las técnicas de escaneo con un solo interruptor y su funcionamiento es intuitivo. [60] [61] La discapacidad motora causada por la parálisis cerebral [62] o la esclerosis lateral amiotrófica a menudo afecta el habla, y los usuarios con discapacidad motora y del habla grave (SSMI) utilizan un tipo de software conocido como ayuda de comunicación alternativa y aumentativa (AAC). [63] que muestra iconos, palabras y letras en la pantalla [64] y utiliza software de conversión de texto a voz para generar salida hablada. [65] En los últimos tiempos, los investigadores también exploraron el seguimiento ocular para controlar brazos robóticos [66] y sillas de ruedas eléctricas. [67] El seguimiento ocular también es útil para analizar patrones de búsqueda visual, [68] detectar la presencia de nistagmo y detectar signos tempranos de discapacidad de aprendizaje mediante el análisis del movimiento de la mirada durante la lectura. [69]
El seguimiento ocular ya se ha estudiado para la seguridad de los vuelos comparando las trayectorias de escaneo y la duración de la fijación para evaluar el progreso de los pilotos en formación, [70] para estimar las habilidades de los pilotos, [71] para analizar la atención conjunta de la tripulación y la conciencia situacional compartida. [72] También se exploró la tecnología de seguimiento ocular para interactuar con sistemas de visualización montados en cascos [73] y pantallas multifuncionales [74] en aviones militares. Se realizaron estudios para investigar la utilidad del rastreador ocular para el bloqueo de objetivos con la cabeza hacia arriba y la adquisición de objetivos con la cabeza hacia arriba en sistemas de visualización montados en el casco (HMDS). [73] Los comentarios de los pilotos sugirieron que, aunque la tecnología es prometedora, sus componentes de hardware y software aún no están maduros. [73] La investigación sobre la interacción con pantallas multifuncionales en un entorno de simulador demostró que el seguimiento ocular puede mejorar significativamente los tiempos de respuesta y la carga cognitiva percibida en comparación con los sistemas existentes. Además, la investigación también investigó la utilización de mediciones de fijación y respuestas pupilares para estimar la carga cognitiva del piloto. Estimar la carga cognitiva puede ayudar a diseñar cabinas adaptativas de próxima generación con mayor seguridad de vuelo. [75] El seguimiento ocular también es útil para detectar la fatiga del piloto. [76] [23]
En los últimos tiempos, la tecnología de seguimiento ocular se investiga en el ámbito de la automoción de forma tanto pasiva como activa. La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras midió la duración de la mirada para realizar tareas secundarias mientras se conduce y la utilizó para promover la seguridad al desalentar la introducción de dispositivos que distraigan excesivamente en los vehículos [77] Además de la detección de distracciones, el seguimiento ocular también se utiliza para interactuar con IVIS. [78] Aunque la investigación inicial [79] investigó la eficacia del sistema de seguimiento ocular para la interacción con HDD (Head Down Display), todavía requería que los conductores apartaran la vista de la carretera mientras realizaban una tarea secundaria. Estudios recientes investigaron la interacción controlada por la mirada con HUD (Head Up Display) que elimina la distracción de los ojos fuera de la carretera. [80] El seguimiento ocular también se utiliza para monitorear la carga cognitiva de los conductores para detectar posibles distracciones. Aunque los investigadores [81] exploraron diferentes métodos para estimar la carga cognitiva de los conductores a partir de diferentes parámetros fisiológicos, el uso de parámetros oculares exploró una nueva forma de utilizar los rastreadores oculares existentes para monitorear la carga cognitiva de los conductores, además de la interacción con IVIS. [82] [83]
El videojuego de 2021 Before Your Eyes registra y lee el parpadeo del jugador y lo utiliza como forma principal de interactuar con el juego. [84] [85]
El uso generalizado de la tecnología de seguimiento ocular ha arrojado luz sobre su uso en la ingeniería de software empírica en los últimos años. La tecnología de seguimiento ocular y las técnicas de análisis de datos se utilizan para investigar la comprensibilidad de los conceptos de ingeniería de software por parte de los investigadores. Estos incluyen la comprensibilidad de los modelos de procesos de negocio [86] y los diagramas utilizados en ingeniería de software, como los diagramas de actividad UML y los diagramas EER . [87] Las métricas de seguimiento ocular, como la fijación, la ruta de escaneo, la precisión de la ruta de escaneo, la recuperación de la ruta de escaneo y las fijaciones en el área de interés/región relevante, se calculan, analizan e interpretan en términos de comprensión del modelo y del diagrama. Los hallazgos se utilizan para mejorar la comprensibilidad de diagramas y modelos con soluciones adecuadas relacionadas con el modelo y mejorando factores personales relacionados, como la capacidad de la memoria de trabajo, la carga cognitiva , el estilo de aprendizaje y la estrategia de los ingenieros y modeladores de software.
La investigación cartográfica ha adoptado ampliamente técnicas de seguimiento ocular. Los investigadores los han utilizado para ver cómo los individuos perciben e interpretan los mapas . [88] Por ejemplo, el seguimiento ocular se ha utilizado para estudiar las diferencias en la percepción de la visualización 2D y 3D, [89] [90] comparación de estrategias de lectura de mapas entre principiantes y expertos [91] o estudiantes y sus profesores de geografía, [92] y evaluación de la calidad cartográfica de los mapas. [93] Además, los cartógrafos han empleado el seguimiento ocular para investigar varios factores que afectan la lectura de mapas, incluidos atributos como el color o la densidad de los símbolos. [94] [95] Numerosos estudios sobre la usabilidad de las aplicaciones de mapas también aprovecharon el seguimiento ocular. [96] [97]
El compromiso diario de la comunidad cartográfica con los datos visuales y espaciales la posicionó para contribuir significativamente a los métodos y herramientas de visualización de datos de seguimiento ocular. [98] Por ejemplo, los cartógrafos han desarrollado métodos para integrar datos de seguimiento ocular con SIG , utilizando software SIG para mayor visualización y análisis. [99] [100] La comunidad también ha entregado herramientas para visualizar datos de seguimiento ocular [101] [98] o una caja de herramientas para la identificación de fijaciones oculares basadas en un componente espacial de datos de seguimiento ocular. [102]
Dado que se prevé que el seguimiento ocular se convierta en una característica común en diversos productos electrónicos de consumo, incluidos teléfonos inteligentes, [103] computadoras portátiles [104] y auriculares de realidad virtual, [105] [106] se han planteado preocupaciones sobre el impacto de la tecnología en la privacidad del consumidor. [107] [108] Con la ayuda de técnicas de aprendizaje automático , los datos de seguimiento ocular pueden revelar indirectamente información sobre el origen étnico, los rasgos de personalidad, los miedos, las emociones, los intereses, las habilidades y el estado de salud física y mental de un usuario. [109] Si dichas inferencias se extraen sin el conocimiento o la aprobación del usuario, esto puede clasificarse como un ataque de inferencia . Las actividades oculares no siempre están bajo control volitivo, por ejemplo, "las miradas impulsadas por estímulos, la dilatación de las pupilas, el temblor ocular y los parpadeos espontáneos ocurren en su mayoría sin esfuerzo consciente, similar a la digestión y la respiración". [109] Por lo tanto, puede ser difícil para los ojos. rastrear a los usuarios para estimar o controlar la cantidad de información que revelan sobre sí mismos.
