1

www.ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl

Eyetracking = Okulografia

Co to jest?

Krótka historia

Metoda badania

Zastosowania

Okulografia (ang. Eyetracking) -

metoda polegająca na śledzeniu ruchu

gałki w celu określenia punktu, na który

patrzy osoba badana

Historia okulografii

1879 – lusterka i mikrofon (Javal)

Sakkada – przejście (30-120 ms)

Fiksacja – bezruch (200-300 ms)

Historia okulografii

1898 – „gips i kokaina”: nasadka z otworem

mocowana do znieczulonej gałki ocznej,

przenosząca jej poziome ruchy przy pomocy

drutu na bęben kimografu (Delabarre)

Historia okulografii

1935 – technika rozszczepiania wiązki

światła, rejestrująca dwuwymiarową ścieżkę

dla pojedynczego oka (Buswell)

1963 – pierwsza soczewka kontaktowa

wyposażona w cewki, pracujące w polu e-m

generowanym wokół głowy badanego

Historia okulografii

1965 –podciśnieniowo mocowane przyssawki

z lusterkiem lub markerem (Fender, Yarbus)

Obraz „Nieoczekiwany gość” I.J.Repina

Ścieżki uzyskane odpowiednio podczas:

zwykłego przeglądania (1)

próby oceny statusu majątkowego rodziny (2)

1 2

2

Historia okulografii

1965 – technika Yarbusa – badanie sposobu

rozpoznawania twarzy

lata 70 – użycie kamer i oprogramowania

(Merchant i Morrisette – Oculometer)

Współczesne metody rejestracji

soczewki kontaktowe z lusterkami lub

cewkami indukcyjnymi

elektrookulografia

rejestracja i komputerowa obróbka sygnału

wideo

Budowa ludzkiego oka Metoda obróbki sygnału wideo

Śledzenie wzajemnego położenia źrenicy

i 1. punktu Purkyniego

A. Źrenica

B. Źrenica w promieniowaniu podczerwonym

C. Odbicie rogówkowe (1. punkt Purkyniego)

www.ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl

Aparatura badawcza

Eye tracker - model ASL 6000

3

Eye tracker - model ASL 6000 Model SMI RED500

Kalibracja

4

www.ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl

Mierniki

Użytkownik

zadanie

wyposażenie

środowisko

kontekst

użytkowania

produkt

CELE

Użyteczność: stopień w jakim są

osiągane cele w sposób skuteczny,

wydajny(efektywny) i z zadowoleniem

skuteczność

efektywność

zadowolenie

miary użyteczności

wynik zamierzony

wynik uzyskany

Użyteczność wg normy ISO 9241

Mierniki

Just i Carpenter (1976): podczas realizacji

zadań wzrokowych lokalizacja fiksacji

oznacza świadome widzenie

Goldberg, Kotval (1999): wskaźniki

MiernikiCzasowe Przestrzenne

Punkty

zatrzymania

wzroku

Czas przebywania w AOI

Czas realizacji ścieżki

Czas pierwszego punktu

zatrzymania wzroku w AOI

Długość ścieżki

Powłoka wypukła ścieżki

skanowania

Gęstość przestrzenna

Gęstość przejść

Udział fiksacji w AOI w ogólnej liczbie fiksacji

Fiksacje

Liczba fiksacji

Iloraz

fiksacji do

sakkad

Czas trwania

fiksacjiLiczba fiksacji w AOI

SakkadyLiczba sakkad

Czas trwania sakkad

Liczba fiksacji

Im większa tym mniejsza efektywność

poszukiwania wzrokowego

Fiksacje przypadkowe i celowe

Im dłuższa tym większe zainteresowanie

i/lub trudność zadania

Czas trwania fiksacji

Liczba sakkad

Im większa tym gorsza organizacja

przestrzenna informacji

Area of Interest – obszar zainteresowania

definiowany przez badacza

Im dłuższa tym większe zainteresowanie

i/lub ważność AOI

Aktywność wzrokowa w AOI

5

Długość ścieżki

Im krótsza ścieżka tym większa efektywność

poszukiwania informacji

Relacja ścieżki rzeczywistej do idealnej

(najkrótszej)

Wskaźnik długości ścieżki

Powłoka wypukła ścieżki skanowania

(convex hull area)

Powierzchnia powłoki wypukłej zawierającej

wszystkie zarejestrowane punkty ścieżki

poszukiwania

Gęstość przestrzenna

(spatial density)

Równomierność rozkładu punktów

zatrzymania wzroku

Im mniejsza tym bardziej skoncentrowane

ścieżki poszukiwań

Gęstość macierzy przejść

Powiązania między parami obiektów np. AOI

Gęstość - stosunek pełnych komórek do

wszystkich

Im większa tym większa trudność

poszukiwania

Średnica źrenicy

Wskaźnik

fizjologiczny

Zależna od:

procesów

poznawczych

emocji

Rozpoznawanie emocji

6

www.ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl

Eksperyment naukowy

Przebieg eksperymentu naukowego

1. Problem

2. Hipoteza

3. Przedmiot badań

4. Plan eksperymentu

5. Parametry kontrolne parametry i zmienne

6. Wykonanie eksperymentu – rejestracja danych

7. Wykonanie obliczeń, tabel, rysunków oraz ocena

błędów i niepewności pomiarów

8. Dyskusja- analiza i interpretacja danych

9. Wnioski końcowe

Definicje Metoda naukowa – uporządkowany proces przeprowadzania

eksperymentu/dowodu/analizy problemu.

Hipoteza – wymyślona idea, która może tłumaczyć dane

zjawisko/doświadczenie

Projektowanie eksperymentu – wymyślenie i zaplanowanie

doświadczenia

Kontrolne parametry – elementy podmiotu badań niezmienne w

czasie wykonania eksperymentu.

Zmienne parametry – parametry mające wpływ na wynik

doświadczenia, a ich kontrolowana zmiana daje informację o ich

wpływie na obiekt

Dane – zestawy liczb i informacji zebranych podczas eksperymentu

Analiza –przegląd informacji w poszukiwaniu wzorców lub nowych

rozwiązań

Interpretacja – wnioskowanie z danych

Wnioski – zestawienie wyników doświadczenia i ich szersza ocena

Hipoteza

Hipoteza musi być zweryfikowana

Prosta – np. uogólnienie obserwacji

Złożona - przewiduje zależności i skutki powiązań.

Synteza - składanie prawdy z małych jej fragmentów, z

uwzględnieniem ich wzajemnych relacji i oddziaływań

Analiza – rozkład złożonej rzeczywistości na części, upraszczanie

zagadnień składowych np. obraz 2D zamiast 3D

metoda zgodności: jeśli okoliczności prowadzące do zdarzenia miały

jednakowy lub wspólny czynnik, to można sądzić, że ten czynnik należy do

grupy przyczyn,

metoda różnicy: jeśli w dwóch zespołach okoliczności różniących się tylko

jednym czynnikiem, zespół z tym czynnikiem prowadzi do zdarzenia, a

drugi zespół nie, to ten czynnik może być przyczyną zdarzenia,

metoda jednoczesnej zmienności: jeśli zmienność natężenia danego

czynnika wywołuje podobną zmienność skutku, to czynnik ten może być

przyczyną.

www.ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl

Przykład 4.

Przetwarzanie przeduwagowe

7

Modele Visual Search – sterowanie uwagą (Posner –

hipoteza SPOTLIGHT)

Fix 1Fix 2

Spot1

Spot2

Spot3 Fix 1

Fix 2

Spot1

Spot2

Modele Visual Search – sterowanie uwagą (Posner –

hipoteza SPOTLIGHT + Guided Search Theory, Wolfego)

Fix 1

Fix 2

Modele Visual Search – sterowanie uwagą

(Zoom lens model, Ericksen i St James 1986)

Modele Visual Search – preatentywizm na poziomie

neuronów Bichot (2000, 2005)

- Science, Kwiecień 2005

- Małpki macaque

- Aktywność pojedynczych neuronów

- Udowodnili na poziomie fizjologicznym istnienie procesów preatentywnych

Odbiór informacji wzrokowej

1. Przetwarzanie przeduwagowe

2. Procesy uwagowe

strukturalizacja

Cechy obrazu:Kolor

Ruch

Orientacja

Kształt

Wzór

Modele Visual Search - preatentywizm (Treismann, Wolfe)Cele badania

Wyjaśnienie wpływu

koloru

rozmieszczenia koloru

na charakterystykę poszukiwania

wzrokowego

8

Uczestnicy

10 osób (9 wyników)

Bez wad wzroku

Podstawowa znajomość obsługi komputera

i przeglądarki internetowej

Bez wynagrodzenia za udział

Zmienne niezależne

Kolor tła obiektu graficznego (KTO):

czerwony (R), zielony (G) i niebieski (B).

czerwono-niebieskie (RB)

czerwono-zielone (RG)

zielono-niebieskie (GB)

Wzorzec kolorystyczny panelu (WKP).

uporządkowany (OR) – szachownica

nieuporządkowany (UO) - losowy

KTO

(tło)

WKP

(wzorzec)Panel

RG OR

GB UO

RB OR

Zmienne zależne

czas wykonania zadania badawczego

charakterystyki aktywności wzrokowej

uczestnika

ilość fiksacji

zmienność kierunku wyszukiwania

Zadanie badawcze

Zadanie testowe

6 paneli

ok. 20 min

Hipoteza?

Wyniki

Najszybszy układ:

RB_UO

Najwolniejszy układ:

RG_UO

Istotne różnice dla

różnych KTO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

RB_OR RB_UO RG_OR RG_UO GB_OR GB_UO

Typ panelu

Śred

nia

ilo

ść f

iksa

cji

0

1

2

3

4

RB_OR RB_UO RG_OR RG_UO GB_OR GB_UO

Typ panelu

Śred

ni

cza

s w

yk

on

an

ia z

ad

an

ia (

s)

9

Wyniki bardziej ogólne

Równanie regresji

y = 0,455x + 0,383

R2 = 95,7%

0

1

2

3

4

2 3 4 5 6 7 8

Średnia ilość fiksacji

Śred

ni

cza

s w

yk

on

an

ia z

ad

an

ia (

s)

www.ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl

Przykład 4.

Wskaźniki aktywności wzrokowej

Badanie

Porównanie 4

stron www

księgarni

internetowych

Zadania dwóch typów:

1. Wyszukiwanie linków, 2. Przeszukiwanie tabel

Uczestnicy

30 studentów PWr

Wiek 23-25 lat

Bez wynagrodzenia

Brak okularów lub soczewek

Porównanie wskaźników aktywności

wzrokowej z czasem wykonania zadania

Liczba fiksacji

Długość ścieżki

Czas na slajdzie

Łączny czas trwania fiksacji

Czas trwania fiksacji procentowo

Średni czas trwania fiksacji

Gęstość macierzy przejść

Results: Link search – visual

processing indicators

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Fixation centre X (pixels)

0

100

200

300

400

500

600

700

Fix

ati

on

ce

ntr

e Y

(p

ixe

ls)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Fixation centre X (pixels)

0

100

200

300

400

500

600

700

Fix

ati

on

ce

ntr

e Y

(p

ixe

ls)

Link search – First fixations Link search – Third fixations

10

Rozkład przejść dla 100 obszarów w wyszukiwaniu linków

Wskaźniki Liczba

fiksacji

Długość

ścieżki

Czas na

slajdzie

Łączny

czas

fiksacji

Gęstość

macierzy

przejść

Liczba

fiksacji

1.00 0.94 0.97 0.99 0.99

Długość

ścieżki

0.94 1.00 0.94 0.91 0.96

Czas na

slajdzie

0.97 0.94 1.00 0.94 0.97

Łączny

czas

fiksacji

0.99 0.91 0.94 1.00 0.97

Gęstość

macierzy

przejść

0.99 0.96 0.97 0.97 1.00

Korelacje między wskaźnikami

www.ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl

Przykład 5.

Projekt opakowania

Plan eksperymentu

Projekt opakowania smartfona

Neutralne kolory

Typowe elementy

Dwa czynniki:

Zaokrąglenie krawędzi T/N

Wizerunek produktu T/N

Wyniki badania preferencji

Czynnik

Krawędzie ObrazŚrednia ocena (SD)

3. Zaokrąglone Tak .3162 (.0508)

1. Ostre Tak .2724 (.0456)

4. Zaokrąglone Nie .2199 (.0391)

2. Ostre Nie .1915 (.0375)

Ispicture

Nopicture

Ispicture

Nopicture

0.16

0.20

0.24

0.28

0.32

0.36

Mean

pre

fere

nce w

eig

hts

RoundedSharp

Aktywność wzrokowa: AOI

definitions 6

1,2

3,4

5

7

8

9

4.1

4.2

11

Aktywność wzrokowa: wyniki

No Yes

Picture

300

400

500

600

700

800

Mean

tim

e (

ms)

Fixated Dwell

No Yes

Picture

2.0

2.4

2.8

3.2

3.6

Mean

fix

ati

on

co

un

t

Podsumowanie – ograniczenia

stosowania eyetrackera

Sztuczne środowisko laboratoryjne

Unieruchomienie postawy ciała

Obserwator

Dla badań mobilnych – urządzenie na twarzy

Niewielka próba

Widzenie peryferyjne

Żmudna analiza danych

Zastosowania eyetrackingu

Detekcja błędóww projektach reklam

Percepcja reklamy prasowej

„Konsument w sklepie”

Badania outdoor np. pole widzenia kierowcy