Eye tracking technology

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1 Eye tracking technology TEMI TRATTATI: CENNI DI VISIONE I MOVIMENTI OCULARI TECNICHE DI REGISTRAZIONE STRUMENTI VOG APPLICAZIONI

2 Cenni di visione v=m1icrt2n6fy#t=179

3 Cenni di visione CORNEA: Membrana trasparente che il passaggio della luce facendo convergere i raggi verso la fovea IRIDE: SoIle fascio di fibre muscolari a@raverso le quali la pupilla vene dilatata PUPILLA: Regola la quanltà di luce che entra nell occhio CRISTALLINO: Lente naturale biconvessa, controlla il processo di accomodamento UMOR VITREO: riempie 4/5 del globo oculare e la sua funzione principale è sostenere e proteggere il bulbo oculare UMOR ACQUEO: liquido salino che si trova tra il cristallino e la cornea

4 Cenni di visione Bastoncelli Coni La re5na Converte l energia luminosa in aività neurale (trasduzione). STRATO 3 È organizzata in lamine per evitare effei di riflessione interna all occhio. STRATO 2 Cellule orizzontali Cellule bipolari Cellule amacrine STRATO 1 Cellule gangliari LUCE

5 Cenni di visione Fotorece7ori Coni Sono circa 6 milioni per occhio concentral sopra@u@o in fovea. SpecializzaL in visione diurna. Sensibilità al de@aglio e al colore. Bastoncelli Sono circa 120 milioni per occhio concentral in periferia. SpecializzaL in visione no@urna, molto sensibili alla luce. NO Sensibilità al de@aglio.

6 Cenni di visione Visione centrale vs. Visione periferica Massima risoluzione spaziale Visione meno nitida

7 Cenni di visione

8 I movimen5 oculari 6 muscoli estrinseci organizzal in tre coppie ad azione antagonista: MovimenL orizzontalià muscoli rei mediali e laterali MovimenL verlcali à muscoli rei superiore ed inferiore Torsione à muscoli obliqui superiore ed inferiore I muscoli dell occhio sono cara@erizzal da fibre contraili più rapide di quelle che si trovano negli altri muscoli (nell uomo 3 saccadi/sec).

9 I movimen5 oculari Saccadi - MovimenL rapidi degli occhi che hanno lo scopo di portare l ogge@o d interesse al centro dello sguardo ; - Saccadi riflesse e saccadi volontarie; - La durata può variare da 10 a 100 ms, con una durata Lpica intono ai ms - Evento balislco: una volta programmata non può essere interro@a o deviata, deve essere portata a termine

10 I movimen5 oculari Fissazioni - Stabilizzano sulla relna l immagine dell ogge@o target - Soste sui singoli elemenl che perme@ono di estrarre informazioni perceive - La durata può variare da 200 a 300 ms, ma è variabile e stre@amente correlata al Lpo di compito (p.e. 225 ms per le@ura silenziosa vs. 400 ms per scri@ura a macchina) Vediamo soltanto durante le fissazioni SOPPRESSIONE SACCADICA

11 I movimen5 oculari Movimento di inseguimento lento - Movimento di inseguimento dell occhio calibrato in base alla velocità del target; - per mantenere il target centrato in fovea Movimen5 di vergenza - MovimenL disgiunl (a differenza di tui i precedenl che sono coniugal), in quanto gli occhi si muovono con ampiezze e direzioni diverse l'uno dall'altro; - Consentono la fissazione di oggei posl a differenl distanze dall'osservatore

12 Fixa5onal eye movements Gli occhi non sono mai immobili. Si muovono anche durante le fissazioni à Fixational eye movements Microsaccadi

13 Perché registrare i movimen5 oculari? Eye- mind assump5on L ogge@o che slamo fissando è ciò che viene elaborato dal sistema cognilvo. Just & Carpenter (1986) Misurando i movimenl oculari quindi è possibile inferire quali parl dello slmolo sono state effeivamente elaborate dal sogge@o. Stre@o legame con a@enzione visiva: l informazione che arriva al sistema visivo è troppo abbondante, l a@enzione agisce come un filtro che esclude l informazione non rilevante per i nostri scopi.

14 Come registrare i movimen5 oculari? Scleral coil Sull occhio del sogge@o viene applicata una lente a conta@o. La registrazione avviene a@raverso l induzione di un campo magnelco alternato esercitato su una spirale metallica applicata su di una parlcolare lente a conta@o. + Alta precisione - Molto invasivo

15 Come registrare i movimen5 oculari? Ele7ro- oculografia (EOG) Misura le differenze di potenziale vicino agli occhi Quando l occhio ruota il potenziale corneo- relnico varia in funzione della direzione del movimento. + Perme@e di misurare i movimenl oculari anche con gli occhi chiusi. - Scarsa precisione spaziale, inoltre gli ele@rodi necessitano di condizioni fisiologiche costanl.

16 Come registrare i movimen5 oculari? Video- oculografia (VOG) Tecniche che ullizzano l analisi di immagini o dal video per misurare parlcolari cara@erislche degli occhi con lo scopo di individuare la loro posizione nello spazio tracciando lo spostamento della pupilla e del riflesso corneale. Dark pupil effect Bright pupil effect Tramite illuminatori IR il sistema rileva la posizione della pupilla. La cornea infai è trasparente alla luce visibile ma rifle@e gli IR. Illuminatori NON coassiali Illuminatori coassiali

17 Come registrare i movimen5 oculari? Quando gli occhi si muovono la pupilla si sposta, ma la posizione del riflesso corneale (glint) resta costante. L algoritmo di calcolo dei sistemi di eye tracking ullizza i riflessi corneali per ricostruire la posizione della pupilla nello spazio.

18 Strumen5 VOG StrumenL a mentoniera StrumenL all in one

19 Strumen5 VOG StrumenL stand- alone StrumenL head- mounted e occhialini

20 Strumen5 VOG Tobii 1750 Accuratezza Frame rate Libertà di movimento Hz 30x16x20 Display x1025 Telecamera Illuminatori NIR

21 Strumen5 VOG Tobii Glasses Frame rate Technique 30 Hz Dark pupil IR Marker sensor Illuminatori Scene camera Eye tacking sensor

22 ClearView Prepare Record Analyze Preparazione dello slmolo Immagine singola Serie di immagini Video Sito web Calibrazione e registrazione dei movimenl oculari Visualizzazione registrazione, definizione AOI, esportazione dal

23 AOI Areas Of Interest (AOI) à Selezionare e definire delle aree parlcolari all interno dello slmolo (p.e. il brand),

24 AOI Gaze dura5on mean per AOI! durata media dell esplorazione di una AOI. Tempi lunghi possono indicare sia l importanza dell elemento contenuto nella AOI, sia difficoltà di comprensione dell elemento contenuto nella AOI. Number of fixa5ons! numero di fissazioni all interno della AOI. Assunzione: elemenl più importanl dovrebbero ricevere un maggior numero di fissazioni Time to first fixa5on à intervallo di tempo tra l inizio della sessione e la prima fissazione all interno della AOI. Observa5on count à quante volte il partecipante esplora una certa AOI

25 Output Gazeplot Immagine che rappresenta la sequenza di saccadi e fissazioni in successione ordinata. Ogni saccade è rappresentata da una linea e ogni fissazione è rappresentata da un cerchio il cui diametro è dire@amente proporzionale alla durata della fissazione.

26 Output Heatmaps Immagine di aggregazione dei dal di moll partecipanl. Le aree rosse corrispondono aree che sono state fissate per un tempo più lungo mentre le aree blu idenlficano aree che sono state fissate per un tempo breve.

27 Output Gazereplay Video che ricostruisce la sequenza delle saccadi e delle fissazioni

28 Applicazioni Sicurezza stradale Honda Riding Trainer Obiettivo: confrontare due tipi di training (Training A vs. Training B) Partecipanti: ragazzi dai 13 ai 18 anni senza esperienza di guida Selezione di alcuni percorsi urbani che comprendevano situazioni di pericolo (veicolo che si imme@e da una laterale visibile, veicolo che si imme@e da una laterale cieca, pedone/ciclista a margine della strada).

29 Applicazioni Sicurezza stradale Variabili dipendenl Numero di visl Tempo di avvistamento del (latenza dalla comparsa del Durata delle fissazioni sul Velocità minima raggiunta (tra onset e onset pericolo) Intensità della frenata (tra onset e onset pericolo) Percezione Reazione

30 Applicazioni Sicurezza stradale RisultaL ê Latenza di avvistamento sia del pericolo che del indipendentemente dal Lpo di training é La durata delle fissazioni sul predittore, indipendentemente dal tipo di training é Intensità della frenata Esempio di triangolazione dei dal, cioè non abbiamo solo dal eye tracking ma anche comportamentali (vedi anche sil web)

31 Applicazioni: eye tracking passivo Web usability

32 Applicazioni: eye tracking Banner blindness

33 Applicazioni: eye tracking passivo Usabilità

34 Applicazioni: eye tracking passivo Packaging A seconda dello scopo (salute vs. sapore) i partecipanl guardavano aree diverse delle confezioni (Visschers, Hess & Siegrist, 2010).

35 Applicazioni: eye tracking passivo Human factors La visualizzazione degli elementi a lista comporta una minore distrazione dell automobilista. (Kujala & Saariluoma, 2011)

36 Applicazioni Gli occhi diventano uno strumento di input. Re Mida DisLnguere aree che possono essere aivate da aree che non possono essere aivate Area aiva

37 Applicazioni Modulo internet I link che possono essere aivato sono raggruppal e non interferiscono con l esplorazione della pagina.