miniatura|Dispositivo de seguimento ocular dereita|miniatura|Os científicos rastrexan os movementos oculares en pacientes con glaucoma, para comprobar o empeoramento da visión mentres conducen. O seguimento ocular é o proceso de medir o punto de visión (onde un está ollando) ou o movemento dun ollo con respecto á cabeza. Un rastrexador ocular é un dispositivo que mide as posicións do ollo e os movementos oculares. Os rastrexadores oculares utilízanse na investigación do sistema visual, en psicoloxía, en psicolingüística, en mercadotecnia, como dispositivos de entrada na interacción humano-ordenador, e no deseño de produtos. Ademais, os rastrexadores oculares están sendo cada vez máis utilizados para aplicacións asistenciais e de rehabilitación, como no control de cadeiras de rodas, brazos robóticos e próteses. Recentemente, o seguimento ocular foi examinado como ferramenta para a detección precoz do trastorno do espectro do autismo. Existen varios métodos para medir os movementos dos ollos, sendo a variante máis popular o emprego de imaxes de vídeo para extraer a posición dos ollos. Outros métodos usan dispositivos de campo magnético ou baséanse nos electrooculogramas.
Historia miniatura|Rastrexador ocular (Yarbus, 1962) No século XIX, os estudos de movemento ocular facíanse mediante a observación directa. Por exemplo, Louis Émile Javal observou, no 1879, que a lectura non implica un varrido suave dos ollos ao longo do texto, como se supoñía anteriormente, senón unha serie de paradas curtas (chamadas fixacións) e saltos rápidos (sacadas).Reported in Esta observación suscitou importantes cuestións sobre a lectura, cuestións que se exploraron durante o século XX: En que palabras se paran os ollos? Durante canto tempo? Cando regresan os ollos ás palabras xa vistas? esquerda|miniatura|Un exemplo de fixacións e sacadas sobre un texto. Isto é o patrón típico de movementos oculares durante a lectura. Os ollos nunca se moven suavemente sobre o texto inmóbil. Edmund Huey construíu un dos primeiros rastrexadores oculares, utilizando unha especie de lente de contacto cun buraco para a pupila. A lente estaba conectada a un punteiro de aluminio que se movía en resposta ao movemento do ollo. Huey estudou e cuantificou as regresións (só unha proporción pequena das sacadas son regresións), e demostrou que algunhas palabras das oracións non reciben fixacións.
Os primeiros rastrexadores oculares non-intrusivos foron construídos por Guy Thomas Buswell en Chicago, utilizando raios de luz que se reflectían no ollo, e despois gravábanse nunha película. Buswell fixo estudos sistemáticos sobre a lecturaBuswell, G.T. (1922). "Fundamental reading habits: a study of their development". Supplementary Educational Monographs. No. 21. Chicago: University of Chicago.Buswell, G.T. (1937)."How adults read". Supplementary Educational Monographs. No. 45. Chicago: University of Chicago. e a visualización de imaxes.Buswell, G.T. (1935), How people look at pictures: a study of the psychology and perception in art, University of Chicago Press, Trove 12223957
Na década dos 50 do século XX, Alfred L. Yarbus levou a cabo investigacións sobre seguimento ocular e cítase a miúdo o seu libro de 1967. Demostrou que a tarefa que se lle da a un suxeito ten unha grande influencia sobre os seus movementos oculares. Tamén escribiu sobre a relación entre fixacións e interese:
O patrón cíclico no exame de imaxes (scanpath) "depende, non só do que se amosa na imaxe, senón tamén do problema ao que se enfronta o observador e da información que espera obter desa imaxe."Yarbus, Alfred L. (1967). Eye movements and vision (PDF). New York: Plenum Press. ISBN 978-1-4899-5379-7. p 190-193dereita|miniatura|Este estudo de é frecuentemente referido como evidencia de que a tarefa que se lle encomenda a unha persoa inflúe no seu movemento ocular.
miniatura|Este estudo de Hunziker (1970) sobre Seguimento ocular en resolución de problemas utilizou unha simple película de 8 mm para seguir o movemento dos ollos, filmando o suxeito a través dunha placa de vidro na que se mostraba o problema visual. Na década dos 70, a investigación sobre seguimento ocular expandiuse rapidamente, sobre todo na investigación en lectura. Unha boa revisión da investigación deste período é a feita por Rayner.Rayner, K (1978). "Eye movements in reading and information processing". Psychological Bulletin. 85 (3): 618–660. CiteSeerX 10.1.1.294.4262. doi:10.1037/0033-2909.85.3.618. PMID 353867.
En 1980, Just e Carpenter Just, MA; Carpenter, PA (1980). "A theory of reading: from eye fixation to comprehension" (PDF). Psychol Rev. 87 (4): 329–354. doi:10.1037/0033-295x.87.4.329. PMID 7413885. S2CID 3793521. formularon a influente hipótese do principio ollo-mente, que di que "non hai un desfase apreciable entre o que fixamos e o que procesamos". Se esta hipótese é correcta, entón cando un suxeito mira unha palabra ou un obxecto, tamén pensa nel (procésao cognitivamente), durante exactamente o tempo que dura a fixación rexistrada. A hipótese é a miúdo admitida polos investigadores que utilizan o seguimento ocular. Porén, as técnicas de continxencia da mirada ofrecen unha interesante opción para desligar a atención aberta da atención encuberta, e así diferenciar o que se fixa do que se procesa.
Durante a década de 1980, a hipótese ollo-mente foi cuestionada a miúdo tendo en conta a atención encuberta, a atención a algo que non se mira, e que a xente adoita facer. Se a atención encuberta é común durante as gravacións de seguimento ocular, a traxectoria de exploración (scanpath) e os patróns de fixación resultantes a miúdo mostrarían, non onde estivo a atención, senón só onde estivo mirando o ollo, sen indicar o procesamento cognitivo.
Os anos 80 tamén viron o nacemento do uso do seguimento ocular para responder preguntas relacionadas coa interacción humano-ordenador. Especificamente, investigouse como os usuarios buscan comandos nos menús do ordenador. Ademais, os ordenadores permitían aos investigadores utilizar os resultados do seguimento ocular en tempo real, principalmente para axudar aos usuarios con discapacidade.
Máis recentemente, houbo un crecemento no uso do seguimento ocular para estudar como interactúan os usuarios con diferentes interfaces de ordenador. As preguntas específicas que fan os investigadores están relacionadas co fácil que son as diferentes interfaces para os usuarios. Os resultados da investigación en seguimento ocular poden levar a cambios no deseño da interface. Outra área recente de investigación céntrase no desenvolvemento web. Isto pode incluír como reaccionan os usuarios aos menús despregables ou onde centran a súa atención nun sitio web, para que o programador saiba onde colocar un anuncio.
Segundo Hoffman, o consenso actual é que a atención visual sempre está lixeiramente (100 a 250 ms) por diante do ollo. Pero tan pronto como a atención se traslada a unha nova posición, os ollos quererán seguila.
Aínda non podemos inferir directamente procesos cognitivos específicos a partir da fixación nun obxecto particular nunha escena. Por exemplo, unha fixación sobre un rostro nunha imaxe pode indicar recoñecemento, gusto, aversión, perplexidade, etc. Polo tanto, o seguimento ocular debe combinarse con outras metodoloxías, como os protocolos verbais introspectivos.
Actualmente, grazas aos avances nos dispositivos electrónicos portátiles, os rastrexadores oculares portátiles montados na cabeza poden acadar un excelente rendemento e están sendo cada vez máis utilizados en aplicacións de investigación e de mercado orientadas á configuración da vida diaria. Estes mesmos avances provocaron un aumento no estudo dos micromovementos oculares que se producen durante a fixación, tanto no laboratorio como en escenarios aplicados. miniatura|O uso de redes neuronais convolucionais en seguimento ocular permite que a intelixencia artificial identifique nova información. No século XXI, o uso da intelixencia artificial (IA) e das redes neuronais artificiais converteuse nunha forma viable de completar tarefas e análises de seguimento ocular. En particular, a rede neuronal convolucional préstase ao seguimento ocular, xa que está deseñada para tarefas centradas na imaxe. Coa IA, as tarefas e estudos de seguimento ocular poden proporcionar información adicional que quizais non podería ser detectada polos observadores humanos. A práctica da aprendizaxe profunda tamén permite que unha determinada rede neuronal mellore nunha determinada tarefa cando se lle proporcionan suficientes datos de mostra. Non obstante, isto require unha oferta relativamente grande de datos de adestramento.
Os posibles casos de uso da IA no seguimento ocular abranguen unha ampla gama de temas, desde aplicacións médicas ata seguridade na condución, teoría de xogos e mesmo aplicacións de educación e formación.
Tipos de rastrexadores Os rastrexadores oculares miden as rotacións do ollo de varias maneiras, pero principalmente caen nunha destas tres categorías:
Medida do movemento dun obxecto (normalmente, unha lente de contacto especial) pegado ao ollo Seguimento óptico sen contacto directo có ollo Medida dos potenciais eléctricos mediante eléctrodos colocados ao redor dos ollos.
Seguimento dun obxecto pegado ao ollo O primeiro tipo de rastrexador usa un accesorio para o ollo, como unha lente de contacto especial cun espello incorporado ou un sensor de campo magnético, e o movemento do accesorio mídese asumindo que non esvare significativamente mentres o ollo xira. As medicións con lentes de contacto axustadas proporcionaron gravacións extremadamente sensibles do movemento ocular, e as bobinas de busca magnética son o método de elección para os investigadores que estudan a dinámica e a fisioloxía subxacente do movemento ocular. Este método permite medir o movemento dos ollos en direccións horizontal, vertical e de torsión.
Seguimento óptico (sen contacto có ollo) miniatura|Analizador de seguimento ocular para montar na cabeza. Para cada ollo temos un LED que o ilumina (situado ao lado da lente da pantalla) e unha cámara situada debaixo da lente da pantalla que captura continuamente imaxes do iris do ollo. Este segundo tipo de rastrexadores usan algún método óptico sen contacto para medir o movemento dos ollos. A luz, normalmente infravermella, reflíctese desde o ollo e é detectada por unha cámara de vídeo ou algún outro sensor óptico deseñado especialmente. Despois analízase a información para extraer a rotación dos ollos a partir dos cambios nos reflexos. Os rastrexadores oculares baseados en vídeo normalmente usan o reflexo corneal (a primeira imaxe de Purkinje) e o centro da pupila como características para rastrexar ao longo do tempo. Un tipo de rastrexador ocular máis sensible, o rastrexador ocular dual de Purkinje,usa os reflexos da parte frontal da córnea (primeira imaxe de Purkinje) e da parte traseira da lente (cuarta imaxe de Purkinje) como características para rastrexar. Un método de seguimento aínda máis sensible consiste en captar características do interior do ollo, como os vasos sanguíneos da retina, e seguir estas características mentres o ollo xira. Os métodos ópticos, en particular os baseados na gravación de vídeo, son amplamente utilizados para o seguimento da mirada e teñen a vantaxe de ser non-invasivos e económicos.
Medida do potencial eléctrico