Seguimiento del movimiento y reacciones de los ojos (teconología eye-tracking)

Definición

Podemos considerar el eyetracking como una tecnología que permite seguir los movimientos oculares de una persona para inferir qué mira y qué ve. Actualmente se consigue mediante un eyetracker, un monitor especial que lanza rayos infrarrojos a los ojos de quien lo usa. Estos rayos rebotan en su pupila y vuelven al aparato, monitorizando y registrando la forma en la que una persona mira una determinada escena o imagen, en concreto en qué áreas fija su atención, durante cuánto tiempo y qué orden sigue en su exploración visual y tomar medidas de reacción cogintivadel sujeto ante diversos estímulos. A diferencia del polígrafo, en lugar de medir la reacción emocional de una persona a la mentira, la tecnología eyetracking toma medidas de reacción cognitiva de la persona. Para ello, los investigadores registraron una serie de mediciones, mientras que un sujeto respondía a una serie de preguntas tipo Verdadero-falso- en un equipo. Estas medidas incluyen la dilatación de la pupila, el tiempo de respuesta, la lectura y relectura de tiempo y errores.

Existen diversos sistemas para determinar el movimiento de los ojos. El más común es a través de la luz, por lo general luz infrarroja, que se refleja en los ojos y se capta mediante una cámara de video o algún otro sensor óptico. La información recogida se analiza para extraer la rotación de los ojos y los cambios en los reflejos. Para poder interpretar la información que recogen los diferentes tipos de seguidores de ojos o eyetrackers, existen una serie de programas que crean animaciones y representaciones con la finalidad de resumir gráficamente el comportamiento visual de uno o varios usuarios.Las más destacadas son:

1. Representaciones animadas de un punto sobre la interfaz:

Se utiliza cuando se examina individualmente el comportamiento visual indicando dónde se ha fijado en cada momento el individuo, así como un pequeño rastro en forma de línea que indica los movimientos sacádicos previos.

2. Representaciones estáticas del camino o ruta sacádica.

Son muy parecidas a las descritas anteriormente, con la diferencia de que en este caso se trata de una representación estática. Esto provoca que resulte más difícil de interpretar que las animadas. En la imagen vemos la Ruta sacádica

3. Mapas de calor.

Son una representación estática alternativa, y una de las más conocidas, principalmente pensada para el análisis aglomerado de los patrones de exploración visual de un conjunto de usuarios, a diferencia de las dos representaciones comentadas anteriormente. En estas representaciones, las zonas 'calientes' o de mayor intensidad señalan dónde han fijado los usuarios su atención con mayor frecuencia.

4. Mapas de zonas ciegas.

Es una versión simplificada de los mapas de calor en los que muestra de una manera muy clara las zonas que han sido visualmente menos atendidas por el usuario y por otra parte, facilitando la comprensión de la información más relevante, es decir, nos informa qué zonas han sido las únicas que el usuario no ha visualizado, marcándolas en negro.

Objetivos de la tecnología eye-traching

Desde el siglo XIX tenemos constancia de estudios de los movimientos oculares realizados mediante la observación directa. En 1879 en París, Louis Emile Javal observó que la lectura no implica un suave barrido de los ojos a lo largo del texto (como se suponía), sino una serie de paradas cortas (llamadas fijaciones) y sacadas rápidas. Esta observación planteó importantes cuestiones sobre la lectura que más tarde fueron exploradas durante la década de 1900: ¿En qué palabras se detienen los ojos? ¿Por cuánto tiempo? ¿Cuándo regresan de nuevo a las palabras que ya se ha visto?.

En estas primeras investigaciones se planteaba cual sería el patrón típico del movimiento de los ojos en la lectura.'

Edmund Huey construyó el primer prototipo de seguidor de ojos con una especie de lente de contacto con un agujero que se colocaba en los ojos del sujeto a seguir. Huey estudiaba y cuantificaba regresiones (sólo una pequeña proporción de los movimientos sacádicos son regresiones), y muestran que algunas palabras en oraciones no son fijas. El primero seguidor de ojos no intrusivo fue construido por Guy Thomas Buswell en Chicago. Éste utiliza haces de luz que se reflejan en el ojo y luego las graba en una película. Buswell hizo estudios sistemáticos en la lectura y la visualización de imágenes. En la década de 1950, Alfred L. Yarbus realizó una investigación de seguimiento ocular importante, mostrando que la tarea encomendada a un sujeto tiene una gran influencia en los movimientos oculares del sujeto.

Se comenzaba a hablar de la relación entre interés y fijación. En 1980, Just y Carpenter describió la influencia del ojo y la mente mediante una hipótesis:

"No hay ningún retraso apreciable entre lo que se fija y lo que se procesa"

El 7 de julio 2010 , unos investigadores de la Universidad de Utahdesarrollaron y obtuvieron la licencia de comercialización de un sistema detector de mentiras basado en tecnología de seguimiento del movimiento y reacciones de los ojos (eye tracking), que reflejan reacciones cognitivas en lugar de emocionales como es el caso de los polígrafos.

Aunque la tecnología de eye-tracking puede parecer reciente, como advierten Jacob y Karn (2003), el estudio del movimiento ocular tiene más de un siglo de historia, y su primera aplicación en el diseño ergonómico data de los años 50 (Fitts, Jones, Milton; 1950). La creciente atención que las técnicas de eye-tracking están recibiendo por parte de los profesionales y empresas del sector de la Experiencia de Usuario, probablemente está motivada por la proliferación de soluciones comerciales a precios relativamente asequibles (20.000-30.000€) y su considerable mejora técnica. Además, aunque con menor precisión, empiezan a surgir las primeras propuestas de bajo costo (Li, Babcock, Parkhurst; 2006).

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En la actualidad, el campo de la atención visual es estudiado por distintas disciplinas como la psicofísica, neurociencia

cognitiva y ciencias de la computación por nombrar las más importantes.

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Evolución de la tecnología EyeTracking:

Eficacia

“El método de eye-tracking para la detección de mentiras tiene un gran potencial”, dice Sanders. “Es un asunto de seguridad nacional que nuestras agencias de gobierno tengan los mejores métodos y más avanzadas para la detección de la verdad o de la mentira, y creemos que estamos frente a una necesidad de licencia extraordinaria de la investigación realizada por la Universidad de Utah.” "Hemos conseguido grandes resultados de nuestros experimentos", dice Kircher. "Ellos son tan buenos o mejor que el polígrafo, y aún están en las primeras etapas de este método nuevo e innovador para determinar si alguien está tratando de engañarlo a usted." Gerald Sanders, director de CAT, afirma que este método de rastreo ocular tiene un enorme potencial para aplicaciones de seguridad. El éxito de la tecnología ha sido fruto del trabajo que, durante años, han desarrollado Kircher y Raskin, éste último actualmente profesor emérito de la Universidad de Utah. El novedoso dispositivo servirá, en un futuro, de herramienta para reconocer la falsedad o la veracidad de las aseveraciones de delincuentes o detenidos, con una exactitud mayor de lo que hasta ahora se había logrado, aseguran los investigadores. Según publica a Universidad de Utah l en un comunicado, los autores del invento son los psicólogos John Kircher,Doug Hacker, Anne Cook,Dan Woltz y David Raskin, y su comercialización puede que no tarde mucho en llegar, dado que la licencia ha sido ya concedida a la compañía Credibility Assessment Technologies (CAT), con sede en Park City (Utah), publica la revista [Engineer Gerald Sanders, director de CAT, afirma que este método de rastreo ocular tiene un enorme potencial para aplicaciones de seguridad. El éxito de la tecnología ha sido fruto del trabajo que, durante años, han desarrollado Kircher y Raskin, éste último actualmente profesor emérito de la Universidad de Utah. El rastreo ocular como medio de detección de mentiras se ha hecho una realidad en los últimos años gracias a avances sustanciales en la tecnología.

Los científicos determinaron que mentir requiere de un esfuerzo mayor que decir la verdad, por lo que se buscaron diversas indicaciones que señalasen dicho esfuerzo. En este sentido, el rastreo ocular como método de detección de la mentira, apoyado por los avances tecnológicos, se ha convertido en una herramienta importante durante los últimos años.

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La tecnología Eye Tracking es sumamente útil y precisa a la hora de conocer que es lo que mira un usuario y, por lo tanto, que es lo que más captura su atención. Además que el integrar esta tecnología a la metodología permite no realizar una encuesta, con lo que se evitan situaciones donde es altamente posible ingresar errores de forma involuntaria. Finalmente se estableció que se produce una leve mejora, entre un 5% y 6%, en la metodología original, al ocupar la información generada por el Eye Tracker.

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Aplicación

El eyetracking es una tecnología de seguimiento ocular en auge actualmente en el mundo de la usabilidad. Este proceso es utilizado en campos como la investigación de sistemas visuales, en psicología, en lingüística cognitiva y en el diseño de nuevos productos. Esta técnica y se habla de ella desde dos puntos de vista: como herramienta de análisis y como herramienta de comunicación.

Atendiendo al criterio de Andrew T. Duchowsky [Andrew T Duchowsky] se pueden distinguir dos vertientes de aplicación de sistemas de Eye-tracking: diagnósticas (pasivas, de análisis y diagnóstico) e interactivas (como medio de interacción con el computador). En el primero de los casos, el sistema de Eye-tracking proporciona la evidencia objetiva y cuantitativa de los procesos relacionados con la visión y la percepción, midiendo el movimiento de los ojos y la atención al realizar otra tarea independiente. Es decir, funciona como herramienta de evaluación: la información extraída ya no requiere de un análisis y respuesta en tiempo real por el sistema sino que es registrada para su posterior análisis e interpretación. Esta técnica es aplicada por ejemplo en campos de marketing o para diseños de páginas web, mediante mapas de calor que miden las zonas que llaman más la atención al observar una escena determinada. Cuando se utiliza como medio interactivo sirve como un dispositivo de entrada sustituyendo al ratón. Aunque la precisión del sistema de Eye-tracking como dispositivo de entrada dista de la de otros, como el ratón, puede tener numerosas aplicaciones prácticas, tales como su uso en entornos de realidad virtual o por usuarios con discapacidad motriz (como la esclerosis múltiple). Pero además, incluso en determinadas operaciones como la selección de objetos de la interfaz, la mirada puede resultar más rápida que la acción mediante el ratón.

1. Eye-tracking como herramienta de análisis.

El eyetracking en ocasiones es anunciado como la herramienta definitiva para los estudios de usabilidad, sin embargo algunos profesionales del sector discrepan en esta cuestión [Spool 2006]. El eyetracking sirve para obtener datos sobre la atención visual. Cómo son usados estos datos es algo totalmente independiente de esta herramienta. Gracias al eyetracking se puede reducir el número de posibles causas de un problema, pero con las técnicas tradicionales, como la evaluación experta o el test de usuario, se puede llegar a obtener esta misma información. Han surgido técnicas basadas íntegramente en el eyetracking, como el post experience eyetracked protocol (PEEP), que consiste en dejar que el usuario haga el test sin compañía, para después comentar con un evaluador el vídeo obtenido con el eyetracker . Al no obligar a pensar en voz alta, esta técnica presenta la ventaja de ofrecer una interacción más natural por parte del usuario con el sistema. Sin embargo, todo pensamiento manifiesto retrospectivo (técnica en que el participante piensa en voz alta después de hacer el test de usuario) tiene la desventaja que el usuario ya ha realizado la tarea y lo que comente puede verse comprometido: su reconstrucción del pasado puede no ser igual a la realidad. De hecho, cuantos más problemas encuentra un usuario a la hora de realizar una tarea, de forma más abstracta hablará [Guan 2006]. Este comportamiento puede ayudar al descubrimiento del problema al detectar el patrón de abstracción, pero no al análisis de sus causas.

2. Eye-tracking como herramienta de comunicación.

Se ha observado que comunicar los análisis de usabilidad a personas que no tienen conocimientos de diseño visual o arquitectura de información, como los miembros de otros departamentos involucrados en un proyecto, o el cliente en el caso de una consultoría, resulta más fácil si se utiliza material obtenido utilizando eyetracking. Uno de los métodos clásicos para facilitar el entendimiento de los comentarios realizados por especialistas en usabilidad es llevar a los neófitos en la materia a un test de usuario sin embargo cuando esta labor se realiza por una consultora externa a la empresa que necesita el análisis es complicado en ocasiones persuadir al cliente de la conveniencia de su presencia en los tests. Otro método es enseñar vídeos de los tests, pero tampoco acostumbra a ser práctico, pues requiere el montaje del mismo para focalizarlo en lo que se desea transmitir y, en cualquier caso, supone invertir un tiempo del que no siempre se dispone. Sin embargo, gracias a algunas aplicaciones de análisis de datos obtenidos con eyetrackers, se pueden producir diagramas y mapas con representaciones visuales de tests. Enseñar a una persona estos diagramas puede tener en ocasiones un efecto parecido a la propia presencia en el test: le transmiten rápidamente tanto el problema como la no artificialidad del mismo, al verlo reflejado en situaciones reales con usuarios, sin tener que visualizar todo un vídeo o estar presente. En la página de inicio de la siguiente imagen, los anuncios centrales tienen un aspecto publicitario y parten la página en dos zonas visuales, provocando que los usuarios, a partir de sus experiencias negativas previas con estos elementos que no les han aportado información, puedan no verlos. Comunicar este argumento es complicado, ya que el sentido común puede hacer pensar que por ser tan grandes siempre serán visibles.

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Utilidades actuales

Los seres humanos tenemos una gran cantidad de comportamientos asociados a los movimientos del ojo y a la dirección de la mirada que son muy importantes en la rutina diaria. Por este motivo, se han realizado diversos estudios sobre este comportamiento que han contribuido a la comprensión del sistema visual y los mecanismos relacionados con la percepción.A raíz de estos estudios, se puede encontrar una gran variedad de aplicaciones (Duchowski, 2000) de eye-tracking no solo en el campo de la informática, sino, como ya se ha comentado anteriormente, dentro del campo de la psicología, marketing, ergonomía, neurología, etc. que nacen de las investigaciones realizadas en ciencias de la visión. Los diferentes usos de la tecnología eye-tracking se pueden dividir en dos tipos: pasiva o activa. Cuando la tecnología se comporta como pasiva, el eye-tracker proporciona los procesos relacionados con la visión y la percepción. Mientras que cuando el eye-tracker se comporta como tecnología activa, sirve como un poderoso dispositivo de interacción con los ojos. Algunas de las utilidades mas relevantes las citamos a continuación:

- Sistema Avanzado de Asistencia a la Conducción (SAAC) para la detección de la somnolencia y la distracción.El sistema se centra en localizar el rostro y los ojos para analizarlos a través del tiempo y generar un índice de somnolencia y uno de distracción, utilizado técnicas de Visión por Computador e Inteligencia Artificial, sobre imágenes capturadas con un sistema de percepción con iluminación infrarroja. Este sistema ha sido probado con varios conductores sobre un vehículo en condiciones reales de conducción nocturna.

- Evaluación de la visibilidad en un puesto de trabajo. - Tiene gran utilidad en medicina, como el desarrollo de entornos virtuales en el tratamiento del dolor. El programa eye-tracking puede evaluar la trayectoria visual, los movimientos sacádicos, las fijaciones y las áreas del entorno visual que se observan mas frecuentemente. El análisis de los movimientos oculares permite una valoración cuantitativa y objetiva de la usabilidad de un sistema.

- Detección de la mentira : podemos detectar mentiras a partir de la observación y análisis de los movimientos oculares.Esta tecnología de rastreo ocular mide las reacciones cognitivas de la persona analizada. Para hacer esto, los investigadores registran en el ordenador las reacciones oculares del sujeto sometido a la "prueba de la verdad" mientras este responde "verdadero"o "falso" a una serie de preguntas que se le formulan. En este proceso se registran datos sobre el ojo, dilatación pupilar teniendo en cuenta factores como el tiempo de respuesta, de lectura de relectura y número de errores del sujeto.

*La Universidad de Utah desarrolla una investigación importante en el desarrollo de métodos para la detección de la verdad o de la mentira.

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Sabemos que el cuerpo humano responde en muchos aspectos a la tensión de engañar; la mayor de las consecuencias de la decepción, mayor es el estrés. Prueba de engaño ocular-motor único de EyeDetect ODTmide las respuestas bio-cognitiva, tales como cambios en el diámetro de la pupila, los movimientos oculares, parpadeos y fijaciones. Estos cambios reflejan el estrés y el esfuerzo cognitivo y se miden con precisión con dispositivos de seguimiento de los ojos modernos.

- Usabilidad móvil y test de usabilidad cuantitativos, mejora del interfaz de ordenadores. Podremos obtener información sobre como los usuarios interactúan con interfaces móviles y ordenadores.

-Estudios de ergonomía: conocidas empresas de aeronáutica utilizan la tecnología de eye-tracking, con el objetivo de comprobar cuál es la mejor disposición de los paneles de mandos, especialmente en situaciones de emergencia.

- Eliminar barreras de acceso a la formación y a la información para personas con diferentes tipos de discapacidades . Dentro del área de HCI, algunos estudios ya han demostrado que en tareas sencillas se puede ahorrar hasta un 60% de tiempo en seleccionar un objeto con esta técnica en comparación con el ratón.

-Área clínica: numerosos hospitales lo utilizan para analizar movimientos del ojo, realizar diagnósticos clínicos y corregir defectos. En la actualidad, se está utilizando esta tecnología para realizar operaciones de corrección de problemas refractivos.

- Diferentes ámbitos de la publicidad: para empresas, tv y cine, publicidad on line, visual merchandising, diseño web.

- Administrador de Energía para PC. Moshnyaga implementó un administrador de energía para PCs que mantiene activo el monitor si hay alguna persona observándolo. De lo contrario se atenua la luz o se apaga.

- Análisis de la conducta de los usuarios en una búsqueda Web: Granka et. al investigaron como los usuarios interactúan con los resultados de una búsqueda en la Web, y como ellos eligen los links para seguir navegando, concluyendo que son los dos primeros links los más observados.

- Buscando patrones en las páginas Web: Granka et. al estudiaron como el tamaño de los elementos y la densidad de la información de una página Web influían en su capacidad para atraer la atención de los usuarios. Concluyeron que el tamaño y la densidad de la información no contribuyen significativamente cuando el usuario comienza a prestar atención a algún elemento a la vez que generan la capacidad de ignorar las zonas donde se muestra la publicidad.

- El Marketing a nivel mundial se está especializando cada vez más en el estudio del comportamiento del consumidor. Las empresas especializadas ofrecen diferentes servicios de Neuromarketing. Para ello utilizan las siguientes submarcas:

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Software y equipos de Eyetracking

Básicamente nos encontramos con dos sistemas:

1. Equipos montados en la cabeza:

El usuario debe llevar el equipo en la cabeza durante toda la sesión, siendo en algunos casos molesto y un tanto intrusivo.

2. Gafas de Eyetracking:

Incorporan la tecnología de seguimiento de los ojos, incorporando tanto la cámara como las luces infrarrojas.Dichas gafas van obteniendo la información y transmitiéndola mediante wifi o bluetooth, dependiendo de la marca del equipo, al equipo que almacena la información.

3. Movimiento ocular en la distancia:

Utilizando cámaras de alta velocidad que se encargan de rastrear los movimientos de los globos oculares, dilatación pupilar, parpadeo del sujeto. La informaciín obtenida sirve para crear los "puntos calientes", es decir, aquellos puntos donde la vista se detiene mas tiempo además de determinar los recorridos visuales.

- EyeDetect. Accede al vídeo - Controlar pc con los ojos

Las técnicas de eye-tracking tienen un gran potencial en varias disciplinas y áreas de estudio, por lo que se decidió investigar cuáles son y la importancia que tienen dentro del desarrollo del eye- tracking.Se ha utilizado la base de datos de Scopus como herramienta para llevar a cabo este estudio.

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Evolución de los artículos por año de las técnicas Eye-tracking en la base de datos Scopus.

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