Historia okulografii. Historia okulografii. Historia okulografii. Historia okulografii

Transkrypt

1 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 ( ms) Fiksacja bezruch ( 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) 1 2 Obraz Nieoczekiwany gość I.J.Repina Ścieżki uzyskane odpowiednio podczas: zwykłego przeglądania (1) próby oceny statusu majątkowego rodziny (2) 1

2 Historia okulografii 1965 technika Yarbusa badanie sposobu rozpoznawania twarzy Współczesne metody rejestracji soczewki kontaktowe z lusterkami lub cewkami indukcyjnymi elektrookulografia lata 70 użycie kamer i oprogramowania (Merchant i Morrisette Oculometer) 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) Eye tracker - model ASL 6000 Aparatura badawcza 2

3 Eye tracker - model ASL 6000 Model SMI RED500 Kalibracja 3

4 Użyteczność wg normy ISO 9241 Użytkownik wynik zamierzony CELE Mierniki zadanie wyposażenie Użyteczność: stopień w jakim są osiągane cele w sposób skuteczny, wydajny(efektywny) i z zadowoleniem skuteczność środowisko kontekst użytkowania produkt wynik uzyskany efektywność zadowolenie miary użyteczności Mierniki Mierniki Czasowe Przestrzenne Just i Carpenter (1976): podczas realizacji zadań wzrokowych lokalizacja fiksacji oznacza świadome widzenie Goldberg, Kotval (1999): wskaźniki Punkty zatrzymania wzroku Czas przebywania w AOI Czas realizacji ścieżki Czas pierwszego punktu zatrzymania wzroku w AOI Gęstość przejść Długość ścieżki Powłoka wypukła ścieżki skanowania Gęstość przestrzenna Udział fiksacji w AOI w ogólnej liczbie fiksacji Liczba fiksacji Fiksacje Sakkady Iloraz fiksacji do sakkad Czas trwania fiksacji Liczba fiksacji w AOI Liczba sakkad Czas trwania sakkad Liczba fiksacji Liczba sakkad Im większa tym mniejsza efektywność poszukiwania wzrokowego Fiksacje przypadkowe i celowe Czas trwania fiksacji Im dłuższa tym większe zainteresowanie i/lub trudność zadania Im większa tym gorsza organizacja przestrzenna informacji Aktywność wzrokowa w AOI Area of Interest obszar zainteresowania definiowany przez badacza Im dłuższa tym większe zainteresowanie i/lub ważność AOI 4

5 Długość ścieżki Im krótsza ścieżka tym większa efektywność poszukiwania informacji Wskaźnik długości ścieżki Powłoka wypukła ścieżki skanowania (convex hull area) Powierzchnia powłoki wypukłej zawierającej wszystkie zarejestrowane punkty ścieżki poszukiwania Relacja ścieżki rzeczywistej do idealnej (najkrótszej) Gęstość przestrzenna (spatial density) Równomierność rozkładu punktów zatrzymania wzroku Gęstość macierzy przejść Powiązania między parami obiektów np. AOI Gęstość - stosunek pełnych komórek do wszystkich Im mniejsza tym bardziej skoncentrowane ścieżki poszukiwań Im większa tym większa trudność poszukiwania Średnica źrenicy Rozpoznawanie emocji Wskaźnik fizjologiczny Zależna od: procesów poznawczych emocji 5

6 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. Przykład 4. Przetwarzanie przeduwagowe 6

7 Modele Visual Search sterowanie uwagą (Posner hipoteza SPOTLIGHT) Modele Visual Search sterowanie uwagą (Posner hipoteza SPOTLIGHT + Guided Search Theory, Wolfego) Fix 1 Spot3 Fix 2 Fix 1 Spot2 Spot1 Spot2 Fix 2 Spot1 Modele Visual Search sterowanie uwagą (Zoom lens model, Ericksen i St James 1986) Modele Visual Search preatentywizm na poziomie neuronów Bichot (2000, 2005) Fix 1 Fix 2 - Science, Kwiecień Małpki macaque - Aktywność pojedynczych neuronów - Udowodnili na poziomie fizjologicznym istnienie procesów preatentywnych Modele Visual Search - preatentywizm (Treismann, Wolfe) Cele badania Odbiór informacji wzrokowej 1. Przetwarzanie przeduwagowe strukturalizacja Cechy obrazu: Kolor Ruch Orientacja Kształt Wzór Wyjaśnienie wpływu koloru rozmieszczenia koloru na charakterystykę poszukiwania wzrokowego 2. Procesy uwagowe 7

8 Uczestnicy Zmienne niezależne 10 osób (9 wyników) Bez wad wzroku Podstawowa znajomość obsługi komputera i przeglądarki internetowej Bez wynagrodzenia za udział 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 Zmienne zależne KTO (tło) WKP (wzorzec) Panel czas wykonania zadania badawczego charakterystyki aktywności wzrokowej RG OR uczestnika ilość fiksacji GB UO zmienność kierunku wyszukiwania RB OR Zadanie badawcze Wyniki 8 7 Zadanie testowe 6 paneli ok. 20 min Najszybszy układ: RB_UO Najwolniejszy układ: RG_UO Średnia ilość fiksacji RB_OR RB_UO RG_OR RG_UO GB_OR GB_UO Typ panelu Hipoteza? Istotne różnice dla różnych KTO Średni czas wykonania zadania (s) RB_OR RB_UO RG_OR RG_UO GB_OR GB_UO Typ panelu 8

9 Wyniki bardziej ogólne Równanie regresji y = 0,455x + 0,383 R 2 = 95,7% Średni czas wykonania zadania (s) Średnia ilość fiksacji Przykład 4. Wskaźniki aktywności wzrokowej Badanie Porównanie 4 stron www księgarni internetowych Uczestnicy 30 studentów PWr Wiek lat Bez wynagrodzenia Brak okularów lub soczewek Zadania dwóch typów: 1. Wyszukiwanie linków, 2. Przeszukiwanie tabel 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 Fixation centre Y (pixels) Results: Link search visual processing indicators Link search First fixations Fixation centre X (pixels) Fixation centre Y (pixels) Link search Third fixations Fixation centre X (pixels) 9

10 Korelacje między wskaźnikami Rozkład przejść dla 100 obszarów w wyszukiwaniu linków Wskaźniki Liczba fiksacji Długość ścieżki Czas na slajdzie Łączny czas fiksacji Gęstość macierzy przejść Liczba fiksacji Długość ścieżki Czas na slajdzie Łączny czas fiksacji Gęstość macierzy przejść Przykład 5. Projekt opakowania Plan eksperymentu Projekt opakowania smartfona Neutralne kolory Typowe elementy Dwa czynniki: Zaokrąglenie krawędzi T/N Wizerunek produktu T/N Czynnik Krawędzie Wyniki badania preferencji Obraz Średnia ocena (SD) 3. Zaokrąglone Tak.3162 (.0508) 1. Ostre Tak.2724 (.0456) 4. Zaokrąglone Nie.2199 (.0391) 2. Ostre Nie.1915 (.0375) Aktywność wzrokowa: AOI definitions ,4 1,2 Mean preference weights Is picture No picture Is picture No picture Sharp Rounded 10

11 Aktywność wzrokowa: wyniki Mean time (ms) No Fixated Dwell Yes Picture Mean fixation count No Yes Picture 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 błędów w projektach reklam Percepcja reklamy prasowej Badania outdoor np. pole widzenia kierowcy Konsument w sklepie 11