A que estás a mirar? Mirando os ollos

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

• Teknologia
• Softwarea
• Sariak

A tecnoloxía de seguimento ocular abarca desde a informática até a psicoloxía. O proceso da imaxe, a electrónica, a óptica e a análise dos procesos cognitivos teñen que ver co deseño e uso destes sistemas. Pero... que obxectivo pode ter seguir a mirada dun ser humano e analizala?... Que tipo de sistemas e técnicas permiten coñecer o movemento dos ollos dunha persoa? Imos responder lentamente a estas preguntas.

Aplicacións de sistemas observacionales

No que respecta ás aplicacións destes sistemas, pódese clasificar en usos con fins diagnósticos e usos con fins interactivos.

Usos diagnósticos

A atención ou atención é un proceso que focaliza a capacidade de entender a nosa contorna nun estímulo concreto. Ten que ver directamente coa nosa parte cognitiva e coñecer o movemento dos ollos axuda en gran medida a comprender estes mecanismos. A utilización dun sistema eye tracking como ferramenta diagnóstica xerou ferramentas paira medir a relación entre o movemento dos ollos e a atención. Pódense aplicar en psicoloxía pero tamén noutros ámbitos, sobre todo no de mercadotecnia e publicidade.

Realizáronse traballos interesantes neste campo. Recentemente obtivéronse resultados diagnósticos relevantes en neurociencia e psicoloxía. Uno dos apartados máis estudados é o dos movementos oculares nos procesos de lectura de textos. A análise dos movementos oculares durante a lectura axuda a detectar certos erros e patoloxías, sendo a dislexia una das máis coñecidas. O obxectivo dos sistemas de eye tracking neste campo sería rexistrar a traxectoria visual da persoa ante o texto para que a psicóloga ou o especialista correspondente interprete os datos. Da mesma maneira, os estudos e traballos realizados consideran o estudo dos movementos oculares como una valiosa ferramenta paira o diagnóstico precoz da esquizofrenia e o estrabismo.

Continuando coas aplicacións diagnósticas, tamén se atoparon traballos máis complexos que exploran contornas intelixentes. Cada ser humano segue un patrón ao explorar a súa contorna. A análise dos movementos oculares na percepción libre ten consecuencias positivas paira comprender os mecanismos que utilizamos paira asimilar o medio ambiente.

En xeral, estes sistemas son una potente ferramenta paira comprender e medir a intelixencia humana. En función da aplicación, as consecuencias poden modificar positivamente o comportamento do ser humano en certas accións. É sabido que a falta de atención provoca accidentes na condución. Nos últimos tempos realizáronse importantes esforzos en automoción. Sen dúbida, a análise dos movementos oculares do condutor é una ferramenta perfecta paira detectar a falta de atención e o soño do condutor. Os resultados experimentais servirán paira conseguir coches máis seguros no futuro.

Similares usos pódense atopar na industria e no medicamento. Na industria, o rexistro e control de calidade dos produtos realízase a miúdo a través da vista, e unha mal análise pode ter consecuencias graves. Con todo, pode ser máis grave que un especialista explore pouco una resonancia ou outras imaxes médicas. A análise dos movementos oculares, tanto na industria como nos estudos de imaxes médicas, pode ser utilizado paira detectar estratexias de inspección repetitivas ou escasas do ser humano.

Por último, pero quizais con maior forza, abriuse un amplo campo ao redor do mundo da publicidade e a mercadotecnia. A mirada do consumidor é una fonte de información de gran valor. Na publicidade, o camiño percorrido polos ollos é un dato innegable paira saber se se viu e asimilado una parte determinada do anuncio.

Na mesma liña, os estudos sobre as páxinas web xa comezaron a asentar certos principios de deseño. Segundo os estudos realizados, en xeral, na páxina web explórase en primeiro lugar o apartado superior esquerdo. Os resultados indican que tratamos de buscar letras maiúsculas, que parecen estar normalmente nesa zona.

Usos interactivos

Os usos interactivos dos sistemas eye tracking deben entenderse dentro do contexto de comunicación home-ordenador. Neste sentido, nalgunhas situacións nas que non é posible utilizar as mans preséntanse como una opción interesante.

A capacidade motriz do ser humano, é dicir, o control motor, vese afectada por numerosas enfermidades e patoloxías como a esclerose múltiple, a esclerose lateral amiotrófica, a parálise cerebral, o dano da medula e o infarto cerebral, entre outras. A pesar das súas peculiaridades, independentemente da súa orixe, teñen como característica destacable a redución da capacidade motriz. A miúdo, esta deterioración pode chegar ás máximas medidas, provocar a inmobilidade total e converter ao home en prisioneiro do seu corpo.

Con todo, normalmente, mesmo en etapas avanzadas da enfermidade, o movemento ocular controlado mantense intacto e convértese nunha única vía de comunicación. Nestes casos, a localización anterior da pantalla da mirada pode utilizarse como instrución paira o computador. Con este obxectivo creáronse numerosos software específicos. As aplicacións máis coñecidas son os chamados teclados virtuais. Nelas, o usuario do sistema eye tracking pode seleccionar letras e palabras mirando no teclado que aparece na pantalla e completar así as frases. Isto permitiría, en gran medida, superar as súas dificultades de comunicación.

A aplicación dos sistemas de eye tracking é ampla no ámbito das discapacidades e cada día aparecen novas posibilidades.

Con todo, existen usos interactivos non relacionados coa inmobilidade. A súa base é a relación entre o punto no que se corrixe a mirada na pantalla e o interese do usuario. Estas denomínanse Gaze Contingent Display (GCD) ou interfase baixo vixilancia. Neles pódese adaptar a contorna da pantalla explorada ao usuario, por exemplo, mostrar máis detalles, utilizar un zoom automático ou crear nova información relacionada co anterior.

Do mesmo xeito, resulta interesante a aplicación destas técnicas á realidade virtual e ao mundo dos debuxos animados. É sabido que este tipo de traballos supoñen una gran carga de computación. Producir imaxes de calidade non é un proceso tan simple. O obxectivo dos sistemas de eye tracking sería adiviñar cal é a parte da imaxe que o espectador observa paira mostrar este elemento con mellor definición e máis detalle. No resto de partes, con todo, perderíase a calidade, facilitando así a reprodución da imaxe.

Técnicas e sistemas de seguimento da mirada

Co anterior, pódese dicir que os sistemas eye tracking teñen certa aplicación… pero que é un sistema eye tracking? En que consiste o seu funcionamento? O traballo de Young e Sheena resume perfectamente os recursos que ofrece a tecnoloxía paira seguir a mirada. En realidade, existen diversas tecnoloxías que permiten analizar a mirada do ser humano, sendo as máis coñecidas a electrooculografía (EOG) e a videooculografía (VOG).

As técnicas do primeiro grupo foron amplamente aceptadas fai uns corenta anos. O seu fundamento é medir os cambios de tensión eléctrica que produce o corpo ao mover o ollo. Paira rexistrar estes cambios de sinal eléctrico é necesario pegar electrodos ao redor do ollo. Estas variacións prodúcense entre 15-200V. Asúmese una variación media de 20V ao virar un grao polo ollo.

Os contrarios a esta técnica utilizan como argumento de oposición interferencias. É innegable que os movementos musculares que hai ao redor teñen una influencia notable no sinal. Ademais, a dependencia da anchura da pupila da luz altera o funcionamento dos electrodos. En consecuencia, esta técnica require condicións moi especiais para que os resultados obtidos sexan datos representativos do ocorrido.

As técnicas videoculográficas utilizan una cámara paira gravar as imaxes do ollo. A base é simple: a imaxe do ollo cambia a medida que cambia a mirada. En canto a estes sistemas, as fontes de luz que operan no infravermello próximo (750-880 nm) teñen un uso notable. A capacidade de visión do ser humano alcanza os 700 nm, polo que este tipo de luz é invisible, é dicir, non apreciamos o efecto producido no ollo. O obxectivo da luz é, por unha banda, xerar imaxes oculares dunha calidade aceptable e, por outro, provocar peculiaridades concretas na imaxe, que se xeren reflexos na superficie da córnea.

Normalmente, utilizando técnicas de proceso propias da imaxe, nas imaxes gravadas búscanse características especiais como a forma da pupila, a disposición dos reflexos, etc. Os cambios nestas características están directamente relacionados coa variación da mirada.

Uno dos grandes límites destes sistemas é o movemento da cabeza. O usuario debe manter a cabeza fixa nunha zona paira non ir fóra da cámara. A pesar da escasa importancia desta barreira no ámbito da inmobilidade, nalgúns usuarios e aplicacións non é tarefa fácil, xa que as lentes e obxectivos de campo que utilizan estes sistemas deixan pouco espazo á liberdade. Co obxectivo de superar esta barreira, varios investigadores propuxeron novas solucións. Os máis coñecidos son os sistemas que se aplican directamente sobre a cabeza, como un casco ou una lente. A cabeza pode moverse libremente, xa que a cámara móvese con ela.

Tamén dispomos de sistemas que manteñen a cabeza fixa mediante un soporte. O problema desaparece porque se pode aceptar que a cabeza queda quieta. Por parte do usuario pérdese comodidade.

Na última década moitos investigadores trataron de superar as barreiras e limitacións que estes sistemas xeran. Neste sentido, os resultados máis destacados foron os sistemas de eye tracking multicámara ou estéreo. Por unha banda, a posición da cabeza determínase mediante dous cámaras de campo amplo, situadas na imaxe (esquerda, abaixo) sobre a pantalla. Se se coloca a cabeza no espazo, a outra cámara que segue o ollo, a parte inferior da pantalla, enfócase cara a ese punto utilizando motores especiais paira obter una imaxe adecuada paira o seu procesado.

Co anterior, podemos afirmar que o futuro dos sistemas de eye tracking está asegurado. A medida que se melloren as técnicas empregadas, podemos esperar una maior escoita destes aparellos.

Coidado, por tanto, cando te pos diante do escaparate dunha tenda... Alguén mira a ti!