Eye tracker

Sledovač očí je přístroj pro měření polohy očí a pohybů očí. Nejoblíbenější varianta využívá videosnímky, ze kterých se získává poloha očí. Jiné metody využívají vyhledávací cívky nebo jsou založeny na elektrooklogramu.

Oční trackery se používají ve výzkumu vizuálního systému, v psychologii a v produktovém designu.

Oční trackery měří rotaci oka jedním z několika způsobů, ale v zásadě spadají do tří kategorií.

Jeden typ používá nástavec na oko, například speciální kontaktní čočku se zabudovaným zrcadlem nebo senzor magnetického pole, a pohyb nástavce se měří s předpokladem, že při otáčení oka výrazně neklouže. Měření s těsně přiléhajícími kontaktními čočkami poskytují mimořádně citlivé záznamy pohybu oka a magnetické vyhledávací cívky jsou metodou volby pro výzkumníky studující dynamiku a základní fyziologii pohybů oka.

Druhá široká kategorie používá nějakou bezkontaktní, optickou metodu pro měření pohybu očí. Světlo, typicky infračervené, se odráží od oka a je snímáno videokamerou nebo jiným speciálně konstruovaným optickým senzorem. Informace je pak analyzována, aby se získala rotace oka ze změn v odrazech. Video založené sledovače očí typicky používají odraz rohovky (první Purkinův obraz) a střed zornice jako rysy pro sledování v čase. Citlivější typ sledovače očí, dual-Purkinje sledovač očí, používá odrazy zepředu rohovky (první Purkinův obraz) a zezadu čočky (čtvrtý Purkinův obraz) jako rysy pro sledování. Ještě citlivější metodou sledování je zobrazení rysů zevnitř oka, jako jsou sítnicové cévy, a sledování těchto rysů při rotaci oka. Optické metody, zejména ty založené na videozáznamu, jsou široce používány pro sledování pohledu a jsou upřednostňovány jako neinvazivní a relativně levné.

Třetí kategorie používá elektrické potenciály měřené kontaktními elektrodami umístěnými v blízkosti očí. Nejběžnější variantou je Elekto-okulogram (EOG) a je založen na skutečnosti, že oko má stálý elektrický potenciál, přičemž rohovka je v poměru k sítnici pozitivní. Tento potenciál však není konstantní a jeho variace způsobuje, že EOG je poněkud nespolehlivý pro měření pomalých pohybů očí a pevných pozic pohledu. EOG je nejužitečnější pro měření rychlých, sakadických pohybů očí spojených s posuny pohledu a je metodou volby pro měření REM během spánku.

Aplikace očních traktorů

Do studií mechanismů a dynamiky otáčení očí se zapojilo mnoho výzkumů, ale cílem sledování očí je nejčastěji odhadnout směr pohledu. Uživatele může zajímat, jaké rysy obrazu například oko přitahují. Je důležité si uvědomit, že sledování očí neposkytuje absolutní směr pohledu, ale může pouze měřit změny směru pohledu. Aby bylo možné přesně zjistit, na co se subjekt dívá, je nutný určitý kalibrační postup, při kterém se subjekt dívá na bod nebo řadu bodů, zatímco sledování očí zaznamenává hodnotu, která odpovídá každé pozici pohledu. (Ani ty techniky, které sledují rysy sítnice, nemohou poskytnout přesný směr pohledu, protože neexistuje žádný specifický anatomický rys, který by označoval přesný bod, kde se zraková osa setkává se sítnicí, pokud skutečně existuje takový jediný, stabilní bod.) Přesná a spolehlivá kalibrace je nezbytná pro získání platných a opakovatelných údajů o pohybu očí, což může být významná výzva pro neverbální subjekty nebo pro ty, kteří mají nestabilní pohled.

Každá metoda sledování očí má své výhody i nevýhody a výběr systému sledování očí závisí na zvážení nákladů a použití. Existuje kompromis mezi náklady a citlivostí, kdy nejcitlivější systémy stojí mnoho desítek tisíc dolarů a vyžadují značné odborné znalosti, aby správně fungovaly. Pokroky v počítačových a videotechnologiích vedly k vývoji relativně levných systémů, které jsou užitečné pro mnoho aplikací a poměrně snadno se používají. Interpretace výsledků však stále vyžaduje určitou úroveň odborných znalostí, protože špatně nastavený nebo špatně nastavený systém může produkovat divoce chybná data.

Carpenter, Roger H.S.; Movements of the Eyes (2. vyd.). Pion Ltd, Londýn, 1988. ISBN 0-85086-109-8.

Adler FH & Fliegelman (1934). Vliv fixace na zrakovou ostrost. Arch. Oftalmologie 12, 475.

Cornsweet TN, Crane HD. (1973) Přesné dvourozměrné sledování očí pomocí prvního a čtvrtého obrázku Purkinje. J Opt Soc Am. 63, 921-8.

Cornsweet TN. (1958). Nová technika měření pohybů malých očí. JOSA 48, 808-811.

Eizenman M, Hallett PE, Frecker RC. (1985). Výkonová spektra pro drift a třes očí. Vision Res. 25, 1635-40

Ferguson RD (1998). Sledovací systém Servo využívající fázově citlivou detekci odchylek odrazivosti. US Patent # 5,767,941

Hammer DX, Ferguson RD, Magill JC, White MA, Elsner AE, Webb RH. (2003) Kompaktní skenovací laserový oftalmoskop s vysokorychlostním sítnicovým trackerem. Appl Opt. 42, 4621-32.

Mulligan, JB, (1997). Recovery of Motion Parameters from Distortions in Scanned Images. Proceedings of the NASA Image Registration Workshop (IRW97), NASA Goddard Space Flight Center, MD

Ott D & Daunicht WJ (1992). Měření pohybu očí skenovacím laserovým oftalmoskopem. Clin. Vision Sci. 7, 551-556.

Riggs LA, Armington JC & Ratliff F. (1954) Pohyby obrazu sítnice během fixace. JOSA 44, 315-321.

Riggs, L. A. & Niehl, E. W. (1960). Pohyby očí zaznamenané během konvergence a divergence. J Opt Soc Am 50:913-920.

D. A. Robinson, Metoda měření pohybu očí pomocí sklerální vyhledávací cívky v magnetickém poli. IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. BME-l0, s. 137-145, 1963