Semalt-Experte: Aktuelle Trends in der Eye-Tracking-Technologie

Wenn man über die frühe Geschichte des Eye Tracking und die geschaffenen Meilensteine nachdenkt, hat es sich zu einer facettenreichen Branche entwickelt, die viele Bereiche berührt. Um besser zu verstehen, was Eye Tracking ist, muss zunächst alles definiert werden.

Julia Vashneva, Customer Success Manager von Semalt Digital Services, gibt Einblicke in die neuesten Trends bei Eye-Tracking-Technologien und stützt sich dabei auf Fachwissen und umfassende Erfahrung in der Zusammenarbeit mit dem Marktforschungsunternehmen CoolTool .

Eye Tracking kann als Sammlung von Augendaten definiert werden. Die Daten werden über nicht störende Geräte wie eine Fernbedienung oder einen am Kopf montierten Eye-Tracker erfasst. Das nicht aufdringliche Gerät verwendet eine Kamera sowie eine Infrarotlichtquelle. Die Lichtquelle ist auf das Auge gerichtet, während die Kamera Augenmerkmale (z. B. Pupillendurchmesser, Blinkfrequenz, Rotationsbewegungen) verfolgt und aufzeichnet. Die aggregierten Daten werden mit einer Eye-Tracking-Analysesoftware zusammengestellt und die Ergebnisse analysiert.

Eye-Tracking-Software wird derzeit in der Verbrauchermarketing- und Verpackungsforschung, in der akademischen, medizinischen und verhaltenspsychologischen Forschung sowie in der Forschung und Anwendung im Bereich Human Factors Engineering und Spielesimulation eingesetzt. Da Forscher neue Anwendungsmöglichkeiten für die Augenverfolgung finden, erweitert sich das Feld dramatisch. Sogar das Militär hat Eye-Tracking-Helme für Kampfpiloten in ihren ausgeklügelten Head-up-Displays (HUDs) eingesetzt, um taktische Vorteile zu erzielen.

Bei der Erörterung der Augenverfolgung ist es wichtig, die vier grundlegenden Arten von Augenbewegungen zu verstehen, die die Grundlage der darin enthaltenen Augenverfolgungstechnologie bilden:

  • Sakkaden. Sie gelten als sehr schnelle Bewegungen des Auges, die sich an der Fixierungsstelle abrupt ändern. Dies können kleine Bewegungen beim Lesen oder große Bewegungen beim Betrachten eines ganzen Raums sein. Im Allgemeinen sind sie reflexiver Natur, können aber auch freiwillig ausgelöst werden. Die häufigsten sakkadischen Augenbewegungen treten während des Schlafmusters einer Person auf.
  • Reibungslose Verfolgungsbewegungen. Die Smooth Pursuit-Bewegung ist viel langsamer als andere Formen der Augenbewegung und eine freiwillige Reizbewegung der Fovea (ein kleiner Abschnitt der Netzhaut, in dem die Sehschärfe am höchsten ist). Das Individuum hat die freiwillige Fähigkeit, die Reize entweder zu verfolgen oder zu ignorieren. Es gibt solche geschulten Personen, die in der Lage sind, eine reibungslose Verfolgungsbewegung ohne das Vorhandensein eines Stimulus (bewegliches Ziel) auszuführen.
  • Vergenzbewegungen. Im Gegensatz zu anderen Arten von Augenbewegungen sind Vergenzbewegungen disjunktiv, während sich beide Augen in die gleiche Richtung bewegen. Die Sichtlinien jedes Auges können ein Objekt sehen, das sich entweder in der Nähe oder in der Ferne befindet. Die Pupillenverengung erhöht somit das Wahrnehmungsfeld und schärft das Bild der Fovea (Netzhaut).
  • Vestibulo-Augenbewegungen. Die vestibulo-okularen Augenbewegungen gleichen die Kopfbewegung aus und stabilisieren die visuellen Bilder externer Impulse. Die Netzhautoberfläche kompensiert das "Verrutschen" des Bildes, indem sie vorübergehende Veränderungen (Kopfbewegungen) erfasst und sich so durch korrigierende Augenbewegungen anpasst. Die Kompensationsanpassung ist aufgrund von Kopfbewegungen sowie sensorischer Reaktion eher langsam

Wer wendet Eye Tracking an?

Jeden Tag werden Eye-Tracking-Anwendungen auf kreative neue Weise eingesetzt. Wenn man darüber nachdenkt, wie oft eine Person täglich Augen benutzt, ist es kein Wunder, dass die gesammelten Informationen für fast jede Branche nützlich sind. Eine solche Branche ist die Marktforschung. Die aus der Eye-Tracking-Forschung gesammelten Informationen wurden sowohl im Verpackungsdesign als auch in der Werbung verwendet.

Profisportler nutzen die Eye-Tracking-Technologie als Vorteil für die Verbesserung der Leistung eines Athleten, indem sie biomechanische, physiologische und Verhaltensdaten kombinieren, um ein Messinstrument für die individuelle Verbesserung bereitzustellen. Fachleute aus den Bereichen Verhalten und Neurowissenschaften verwenden die Eye-Tracking-Technologie zur Beurteilung von Lesefähigkeiten, Legasthenie, Motorik sowie Hör- und Bildverarbeitung. Mithilfe von bildschirmbasierten visuellen Stimulations- und Kopfbewegungs-freien Tracking-Geräten haben Forscher neue Wege gefunden, um motorische Funktionen zu messen und zu bewerten und zu defizitieren sowie taktile Ansätze zur Korrektur individueller Mängel zu verwenden.

Ein neuer Bereich der Blickverfolgung ist eine blickbasierte Forschung. Forscher haben Werkzeuge entwickelt, die möglicherweise die Interaktion zwischen Mensch und Computer verändern. Die Forschung konzentriert sich auf die Verwendung der Augen zur Steuerung des Cursors eines Computers. Anstatt eine Maus, einen Joystick oder ein Schreibtablett zu verwenden, steuert der Benutzer Computeraktionen über Augenbewegungen und Blinken.

Wie genau Eye Tracking für den normalen Laien funktioniert, lässt sich in nicht ganz so einfachen Worten erklären. Eye Tracking wurde von Anfang an verwendet, um die visuelle Aufmerksamkeit einer Person zu messen und zu bewerten. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine solche Aufmerksamkeit zu messen, aber die häufigste ist die nicht-intrusive Methode.

Nicht aufdringliches Remote Eye Tracking

Das Grundkonzept von Non-Intrusive Remote Eye Tracking ist die Pupillenzentrum-Hornhautreflexion (PCCR). Dieses Konzept verwendet eine entfernte Lichtquelle, um das Auge zu beleuchten, was intern Reflexionen verursacht und es einem Kameraaufzeichnungssystem ermöglicht, Bilddaten zu erfassen. Das auf dem Aufnahmegerät (Kamera) aufgenommene Bild identifiziert verschiedene Reflexionen zwischen Pupillenreflexionen und der Hornhaut. Sobald Informationen erfasst wurden, wird eine Winkelvektorberechnungstabelle verwendet, um bestimmte geometrische Reflexionsmerkmale zu bilden, die die Grundlage für die Blickrichtung bilden.

Abhängig von der verwendeten Augenmusterungssoftware ermöglicht die Blickrichtungsberechnung verschiedene Bildverarbeitungsalgorithmen sowie 3D-Modelle des Auges in Bezug auf den Blickpunkt. In relativ einfachen Worten zeichnet der Prozess Augenmusterbewegungen auf, bewertet grundlegende Augenmusterprinzipien, konzentriert sich auf Blickpunktparameter und bildet eine Zusammenstellung von Daten, die dem Endbenutzer bei der Analyse spezifische interpretative Daten und Ergebnisse liefern. Die Ergebnisse können alles von der Aufmerksamkeitsspanne eines Arbeiters bis zur Fixierung auf ein bestimmtes Objekt messen. Zur weiteren Erläuterung lautet das Beispiel des Prozesses wie folgt:

  • Der Eye-Tracker-Forscher möchte bestimmte Bilder auf einem Computer identifizieren (z. B. ein marktfähiges Produkt). Es gibt identische Bilder des Produkts auf einem Computerbildschirm mit unterschiedlichen Variationen (Farbe, Größe usw.). Der Forscher möchte identifizieren, auf welches der Bilder sich der Computerbenutzer konzentriert (was wiederum in der Lage ist, zu identifizieren, welches Produktbild ästhetisch ist angenehm für den Benutzer). Der Prozess des Eye-Tracker-Systems umfasst ein Aufzeichnungssystem, einen Projektor und eine Reihe komplexer Algorithmen. Zunächst erzeugt der Projektor ein Infrarotlichtbild der Augen. Als nächstes nimmt das Kameraaufzeichnungssystem mehrere Bilder mit hoher Bildrate der Augenmusterung des Benutzers auf (z. B. welches der Bilder auf dem Bildschirm der Benutzer fokussiert).
  • Die Bildverarbeitungsalgorithmen (insbesondere die für die Bildverfolgung spezifische Eye-Tracking-Software) identifizieren spezifische Details des Auges und der Reflexionsmuster des Benutzers. Schließlich berechnet die Software basierend auf den gesammelten Bilddetails die Positionierungs- und Blickpunkte der Augen. Diese Daten werden dann dahingehend interpretiert, auf welches der Bilder auf dem Computerbildschirm der Benutzer seine Aufmerksamkeit gerichtet hat (somit kann der Forscher identifizieren, auf welches der marktfähigen Produkte sich eine bestimmte Endbenutzergruppe konzentriert hat).
  • Da sich das Gebiet der Eye-Tracking-Technologie auf verschiedene Bereiche ausdehnt, stellen sich Fragen nach ihrer Wirksamkeit sowie nach Bedenken hinsichtlich der Erlangung genauer Daten. Bei solchen Bedenken geht es darum, ob das Blinken die Ergebnisse der Blickverfolgung beeinflusst. Da das Blinzeln der Augen eine unfreiwillige Handlung ist, kann es im Allgemeinen nicht kontrolliert werden. In Bezug auf die Augenverfolgung scheint ein Blinken das Augenlid und die Hornhaut zu blockieren, wenn sich das Augenlid schließt. Da bei der Erstellung von Eye-Tracking-Daten Hornhautreflexionsdaten erforderlich sind, werden die fehlenden Datenpunkte bei der endgültigen Ergebnisanalyse entweder durch manuelle Extraktion oder durch automatisierte Extraktion durch die Eye-Tracking-Software berücksichtigt. Obwohl die Datenextraktion möglicherweise nicht 100% beträgt, ist sie nah genug, um genaue Datenschlussfolgerungen zu ziehen.

Es stellt sich noch eine andere Frage, ob Kopfbewegungen die Ergebnisse der Blickverfolgung beeinflussen. Die Kopfbewegung während einer Eye-Tracking-Sitzung ist ein Faktor, der die Ergebnisse verzerren kann, da sie sich definitiv auf die Genauigkeit der Blickdaten auswirken kann. Bei der Lösung des Problems der Kopfbewegung befinden sich mehrere optische Sensoren und Datenerfassungskameras zentral im Sichtbereich des Benutzers, um eine Art „Stereodatenverarbeitung“ zu schaffen, die den horizontalen Sichtbereich vergrößert. Ähnlich wie beim Blinken generiert die Eye-Tracking-Software erneut ein Schema, das die Bewegungen des Vestibulo-Auges (Kopf) berücksichtigt und die endgültigen Interpretationsdaten entsprechend anpasst. Was in den Endergebnissen nicht angepasst werden kann, ist, wenn der Eye-Tracker-Benutzer seinen Kopf zur Seite dreht, eine schnelle und schnelle Kopfbewegung einleitet oder sich außerhalb der Reichweite der optischen Sensoren und Kameras befindet.

Bei der Erörterung der Eye-Tracker-Technologie stellt sich immer wieder die Genauigkeit und Präzision von Eye-Tracking-Geräten (optische Sensoren, Kameras usw.) sowie die Analyse der Dateninterpretation (Software). Diese Bedenken wurden von verschiedenen Eye-Tracking-Unternehmen ausgeräumt, die Messstandards entwickelt haben, um die bestmögliche Genauigkeit sicherzustellen. Der Monocular Accuracy-Standard testet jedes Auge einzeln, um die Leistungsgenauigkeit einzelner Augen festzustellen. Im Gegensatz zu binokularen Genauigkeitstests, bei denen beide Augen gleichzeitig getestet werden (häufig als Normverhältnis angesehen).

Die Zukunft des Eye Tracking

Beschreibung Motiv Die Genauigkeit, die als ideale Testbedingung angesehen wird, wird als Basis für die Messung aller anderen Genauigkeitsergebnisse verwendet. Die Genauigkeit bei extremen Blickwinkeln testet den Blickwinkeleffekt, der die Hauptkomponente der Blickverfolgung darstellt. Die unterschiedliche Beleuchtungsgenauigkeit ist ein Test, bei dem vier Beleuchtungskriterien verwendet werden, einschließlich Vordergrund- und Hintergrundinversion (Interferenz). Unterschiedliche Genauigkeit der Kopfpositionen, die Kopfbewegungen während des Eye-Tracking-Prozesses berücksichtigt. Jeder dieser individuellen Teststandards wird in Verbindung mit der Gerätekalibrierung durchgeführt, um die genauesten Eye-Tracking-Ergebnisse zu erzielen.

Es gibt immer noch Kritiker, die Bedenken haben, dass Eye Tracking nur eine Neuheitstechnologie ist. Die Kritiker haben Befürchtungen geäußert, dass die Technologie missbraucht und / oder die Testergebnisse falsch interpretiert werden könnten. Da die Technologie immer ausgefeilter und die Ergebnisse definierter geworden sind, scheinen die Kritiker rar gesät zu sein. Eye-Tracking-Technologie wurde verwendet, um Hirnverletzungen und Gehirnerschütterungen zu erkennen, in der Bildung für Menschen mit Lesebehinderungen und in fast allen erdenklichen Bereichen.

Die Zukunft der Eye-Tracking-Technologie scheint bereits da zu sein. Die Eye-Tracking-Technologie für Mobiltelefone hat bereits begonnen. Die Samsung Corporation hat eine Reihe von Mobiltelefonen eingeführt, mit denen ein nach vorne gerichtetes Video angehalten wird, wenn der Benutzer wegschaut. Samsung und andere Mobilfunkunternehmen führen biometrische Iriserkennungs-Telefone ein, die entsperrt werden, wenn der Benutzer auf den Bildschirm des Mobiltelefons blickt.

Die Automobilindustrie hat Eye-Tracking-Aufmerksamkeitsüberwachungssysteme entwickelt, die erkennen können, wann ein Fahrer schläfrig wird, und so Unfälle minimieren. Dementsprechend können zukünftige Automobile mit Augenmusterüberwachungsvorrichtungen ausgestattet sein, die Anpassungen in Fahrmustern vornehmen können, indem sie den Fahrer und die Umgebung (regennasse Fahrbahn, Schneebedingungen usw.) betrachten. Die Eye-Tracking-Technologie wurde in die Welt der Virtual-Reality-Spiele eingeführt. VR-Systeme verwenden diese Technologie, um Objekte durch die Bewegungen der Augen zu animieren. Im medizinischen Bereich können mit den für die Augenverfolgung entwickelten Schritten die ersten Anzeichen von Schlaganfällen oder Krampfanfällen erkannt werden.

Es gibt viele Herausforderungen, die auf dem Weg der Eye-Tracking-Technologie stehen, wenn sie sich in den alltäglichen Mainstream des Lebens hineinbewegt. Die Eye-Tracking-Erkennungssoftware muss sich immer noch von der einfachen Augenbewegung (Ablenkung vs. Absicht) unterscheiden. Andere zu berücksichtigende Überlegungen umfassen Sehabweichungen, Augenbelastung und Ablenkungsfälle. Da Eye-Tracking-Überwachungsgeräte Infrarotstrahlen für die Augen verwenden, gibt es nicht genügend schlüssige Studien zu den schädlichen Auswirkungen längerer oder sich wiederholender Expositionen.

Zum Beispiel arbeiten wir bei Semalt Digital Services eng mit dem Marktforschungsunternehmen CoolTool zusammen , das zusammen mit anderen Techniken zur Verfolgung des Kundenverhaltens eine vollständige Eye-Tracking-Technologie für die komplexe Marktforschung bereitstellt. Tatsächlich hat dieses Unternehmen eine hervorragende Lead-Generierung und eine hohe Nachfrage, was hauptsächlich auf das Interesse des Publikums an der Technologie zurückzuführen ist. Mit Eye Tracking können Sie bestimmte Reaktionen auf die Aspekte Ihres Marketings überprüfen, die sich von den herkömmlichen Verbraucherumfragen unterscheiden. Dies führt zu einer großen Beliebtheit der Eye-Tracking-Technologie im Marketingbereich, und dieser Trend nimmt zu.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Eye-Tracking-Technologie erhalten bleibt. Die Technologie wird in unser tägliches Leben integriert, so dass ihre Akzeptanz weit verbreitet zu sein scheint. Sobald Entwicklungen und Verbesserungen stattfinden, wird Eye Tracking den Einsatz von Technologie zur Automatisierung alltäglicher Geräte und zur Erkennung medizinischer und / oder psychologischer Abweichungen (und das ist erst der Anfang) weiter verbessern. Die Zukunft der Eye Tracking-Technologie ist es nicht beschränkt auf die Vorstellungskraft einzelner Forscher, ist seine praktische Anwendung in unserem Leben grenzenlos.