A què estàs mirant? Mirant els ulls

2007/04/01 Villanueva Larre, Arantxa - Telekomunikazio Ingeniaritzan doktoreaNafarroako Unibertsitate Publikoa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia
• Softwarea
• Sariak

La tecnologia de seguiment ocular abasta des de la informàtica fins a la psicologia. El procés de la imatge, l'electrònica, l'òptica i l'anàlisi dels processos cognitius tenen a veure amb el disseny i ús d'aquests sistemes. Però... quin objectiu pot tenir seguir la mirada d'un ésser humà i analitzar-la?... Quin tipus de sistemes i tècniques permeten conèixer el moviment dels ulls d'una persona? Respondrem lentament a aquestes preguntes.

Aplicacions de sistemes observacionals

Pel que fa a les aplicacions d'aquests sistemes, es pot classificar en usos amb finalitats diagnòstics i usos amb finalitats interactius.

Usos diagnòstics

L'atenció o atenció és un procés que focalitza la capacitat d'entendre el nostre entorn en un estímul concret. Té a veure directament amb la nostra part cognitiva i conèixer el moviment dels ulls ajuda en gran manera a comprendre aquests mecanismes. La utilització d'un sistema eye tracking com a eina diagnòstica ha generat eines per a mesurar la relació entre el moviment dels ulls i l'atenció. Es poden aplicar en psicologia però també en altres àmbits, sobretot en el de màrqueting i publicitat.

S'han fet treballs interessants en aquest camp. Recentment s'han obtingut resultats diagnòstics rellevants en neurociència i psicologia. Un dels apartats més estudiats és el dels moviments oculars en els processos de lectura de textos. L'anàlisi dels moviments oculars durant la lectura ajuda a detectar certs errors i patologies, sent la dislèxia una de les més conegudes. L'objectiu dels sistemes d'eye tracking en aquest camp seria registrar la trajectòria visual de la persona davant el text perquè la psicòloga o l'especialista corresponent interpreti les dades. De la mateixa manera, els estudis i treballs realitzats consideren l'estudi dels moviments oculars com una valuosa eina per al diagnòstic precoç de l'esquizofrènia i l'estrabisme.

Continuant amb les aplicacions diagnòstiques, també s'han trobat treballs més complexos que exploren entorns intel·ligents. Cada ésser humà segueix un patró en explorar el seu entorn. L'anàlisi dels moviments oculars en la percepció lliure té conseqüències positives per a comprendre els mecanismes que utilitzem per a assimilar el medi ambient.

En general, aquests sistemes són una potent eina per a comprendre i mesurar la intel·ligència humana. En funció de l'aplicació, les conseqüències poden modificar positivament el comportament de l'ésser humà en certes accions. És sabut que la falta d'atenció provoca accidents en la conducció. En els últims temps s'han realitzat importants esforços en automoció. Sens dubte, l'anàlisi dels moviments oculars del conductor és una eina perfecta per a detectar la falta d'atenció i el somni del conductor. Els resultats experimentals serviran per a aconseguir cotxes més segurs en el futur.

Similars usos es poden trobar en la indústria i en la medicina. En la indústria, el registre i control de qualitat dels productes es realitza sovint a través de la vista, i una mala anàlisi pot tenir conseqüències greus. No obstant això, pot ser més greu que un especialista explori poc una ressonància o altres imatges mèdiques. L'anàlisi dels moviments oculars, tant en la indústria com en els estudis d'imatges mèdiques, pot ser utilitzat per a detectar estratègies d'inspecció repetitives o escasses de l'ésser humà.

Finalment, però potser amb major força, s'ha obert un ampli camp al voltant del món de la publicitat i el màrqueting. La mirada del consumidor és una font d'informació de gran valor. En la publicitat, el camí recorregut pels ulls és una dada innegable per a saber si s'ha vist i assimilat una part determinada de l'anunci.

En la mateixa línia, els estudis sobre les pàgines web ja han començat a assentar certs principis de disseny. Segons els estudis realitzats, en general, en la pàgina web s'explora en primer lloc l'apartat superior esquerre. Els resultats indiquen que tractem de buscar lletres majúscules, que semblen estar normalment en aquesta zona.

Usos interactius

Els usos interactius dels sistemes eye tracking han d'entendre's dins del context de comunicació home-ordenador. En aquest sentit, en algunes situacions en les quals no és possible utilitzar les mans es presenten com una opció interessant.

La capacitat motriu de l'ésser humà, és a dir, el control motor, es veu afectada per nombroses malalties i patologies com l'esclerosi múltiple, l'esclerosi lateral amiotròfica, la paràlisi cerebral, el mal de la medul·la i l'infart cerebral, entre altres. Malgrat les seves peculiaritats, independentment del seu origen, tenen com a característica destacable la reducció de la capacitat motriu. Sovint, aquesta deterioració pot arribar a les màximes mesures, provocar la immobilitat total i convertir a l'home en presoner del seu cos.

No obstant això, normalment, fins i tot en etapes avançades de la malaltia, el moviment ocular controlat es manté intacte i es converteix en una única via de comunicació. En aquests casos, la ubicació anterior de la pantalla de la mirada pot utilitzar-se com a instrucció per a l'ordinador. Amb aquest objectiu s'han creat nombrós programari específic. Les aplicacions més conegudes són els anomenats teclats virtuals. En elles, l'usuari del sistema eye tracking pot seleccionar lletres i paraules mirant en el teclat que apareix en la pantalla i completar així les frases. Això permetria, en gran manera, superar les seves dificultats de comunicació.

L'aplicació dels sistemes d'eye tracking és àmplia en l'àmbit de les discapacitats i cada dia apareixen noves possibilitats.

No obstant això, existeixen usos interactius no relacionats amb la immobilitat. La seva base és la relació entre el punt en el qual es corregeix la mirada en la pantalla i l'interès de l'usuari. Aquestes es denominen Gaze Contingent Display (GCD) o interfase sota vigilància. En ells es pot adaptar l'entorn de la pantalla explorada a l'usuari, per exemple, mostrar més detalls, utilitzar un zoom automàtic o crear nova informació relacionada amb l'anterior.

De la mateixa manera, resulta interessant l'aplicació d'aquestes tècniques a la realitat virtual i al món dels dibuixos animats. És sabut que aquest tipus de treballs suposen una gran càrrega de computació. Produir imatges de qualitat no és un procés tan simple. L'objectiu dels sistemes d'eye tracking seria endevinar quina és la part de la imatge que l'espectador observa per a mostrar aquest element amb millor definició i més detall. En la resta de parts, no obstant això, es perdria la qualitat, facilitant així la reproducció de la imatge.

Tècniques i sistemes de seguiment de la mirada

Amb l'anterior, es pot dir que els sistemes eye tracking tenen certa aplicació… però què és un sistema eye tracking? En què consisteix el seu funcionament? El treball de Young i Sheena resumeix perfectament els recursos que ofereix la tecnologia per a seguir la mirada. En realitat, existeixen diverses tecnologies que permeten analitzar la mirada de l'ésser humà, sent les més conegudes l'electrooculografía (EOG) i la videooculografía (VOG).

Les tècniques del primer grup van ser àmpliament acceptades fa uns quaranta anys. El seu fonament és mesurar els canvis de tensió elèctrica que produeix el cos en moure l'ull. Per a registrar aquests canvis de senyal elèctric és necessari pegar elèctrodes al voltant de l'ull. Aquestes variacions es produeixen entre 15-200V. S'assumeix una variació mitjana de 20V en girar un grau per l'ull.

Els contraris a aquesta tècnica utilitzen com a argument d'oposició interferències. És innegable que els moviments musculars que hi ha al voltant tenen una influència notable en el senyal. A més, la dependència de l'amplària de la pupil·la de la llum altera el funcionament dels elèctrodes. En conseqüència, aquesta tècnica requereix condicions molt especials perquè els resultats obtinguts siguin dades representatives de l'ocorregut.

Les tècniques videoculográficas utilitzen una càmera per a gravar les imatges de l'ull. La base és simple: la imatge de l'ull canvia a mesura que canvia la mirada. Quant a aquests sistemes, les fonts de llum que operen en l'infraroig pròxim (750-880 nm) tenen un ús notable. La capacitat de visió de l'ésser humà aconsegueix els 700 nm, per la qual cosa aquest tipus de llum és invisible, és a dir, no apreciem l'efecte produït en l'ull. L'objectiu de la llum és, d'una banda, generar imatges oculars d'una qualitat acceptable i, per un altre, provocar peculiaritats concretes en la imatge, que es generin reflexos en la superfície de la còrnia.

Normalment, utilitzant tècniques de procés pròpies de la imatge, en les imatges gravades es busquen característiques especials com la forma de la pupil·la, la disposició dels reflexos, etc. Els canvis en aquestes característiques estan directament relacionats amb la variació de la mirada.

Un dels grans límits d'aquests sistemes és el moviment del cap. L'usuari ha de mantenir el cap fix en una zona per a no anar fora de la cambra. Malgrat l'escassa importància d'aquesta barrera en l'àmbit de la immobilitat, en alguns usuaris i aplicacions no és tasca fàcil, ja que les lents i objectius de camp que utilitzen aquests sistemes deixen poc espai a la llibertat. Amb l'objectiu de superar aquesta barrera, diversos investigadors han proposat noves solucions. Els més coneguts són els sistemes que s'apliquen directament sobre el cap, com un casc o una porta mala sort. El cap pot moure's lliurement, ja que la cambra es mou amb ella.

També disposem de sistemes que mantenen el cap fix mitjançant un suport. El problema desapareix perquè es pot acceptar que el cap es queda quieta. Per part de l'usuari es perd comoditat.

En l'última dècada molts investigadors han tractat de superar les barreres i limitacions que aquests sistemes generen. En aquest sentit, els resultats més destacats han estat els sistemes d'eye tracking multicámara o estèreo. D'una banda, la posició del cap es determina mitjançant dues cambres de camp ampli, situades en la imatge (esquerra, a baix) sobre la pantalla. Si es col·loca el cap en l'espai, l'altra càmera que segueix l'ull, la part inferior de la pantalla, s'enfoca cap a aquest punt utilitzant motors especials per a obtenir una imatge adequada per al seu processament.

Amb l'anterior, podem afirmar que el futur dels sistemes d'eye tracking està assegurat. A mesura que es millorin les tècniques emprades, podem esperar una major escolta d'aquests aparells.

Cura, per tant, quan et poses davant de l'aparador d'una botiga... Algú mira a tu!