Seguimiento de ojosSeguimiento de ojos (traducido del ingls eye tracking) es el proceso de evaluar, bien el punto donde se fija la mirada (donde estamos mirando), o el movimiento del ojo en relacin con la cabeza. Este proceso es utilizado en la investigacin en los sistemas visuales, en psicologa, en lingstica cognitiva y en diseo de productos.Existen diversos sistemas para determinar el movimiento de los ojos. La variante ms popular utiliza imgenes de vdeo a partir de la cuales se extrae la posicin del ojo. Otros mtodos utilizan "search coil" o estn basados en electrooculogramas.HistoriaEn la dcada de 1800, los estudios de los movimientos oculares se realizaron mediante la observacin directa. En 1879 en Pars, Louis Emile Javal observ que la lectura no implica un suave barrido de los ojos a lo largo del texto (como se supona), sino una serie de paradas cortas (llamadas fijaciones) y sacadas rpidas. Esta observacin plante importantes cuestiones sobre la lectura que ms tarde fueron exploradas durante la dcada de 1900: En qu palabras se detienen los ojos? Por cunto tiempo? Cundo regresan de nuevo a las palabras que ya se ha visto?

Ejemplo de fijaciones y sacadas en un texto. Este es el patrn tpico del movimiento de nuestros ojos en una lectura.Edmund Huey construy 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. El objetivo estaba conectado a un puntero de aluminio que se mova en respuesta al movimiento del ojo. Huey estudiaba y cuantificaba regresiones (slo una pequea proporcin de los movimientos sacdicos 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. ste utiliza haces de luz que se reflejan en el ojo y luego las graba en una pelcula. Buswell hizo estudios sistemticos en la lectura y la visualizacin de imgenes.En la dcada de 1950, Alfred L. Yarbus realiz una investigacin de seguimiento ocular importante y debido a esto, su libro de 1967 se cotiz muy alto. Mostr que la tarea encomendada a un sujeto tiene una gran influencia en los movimientos oculares del sujeto. Tambin escribi sobre la relacin entre la fijacin y el inters:

Estudio realizado por Yarbus en 1967 donde se contempla que la tarea encomendada influye en el movimiento de los ojos."Todos los registros muestran de manera concluyente que el carcter del movimiento de los ojos es completamente independiente o prcticamente en funcin del material de la imagen y cmo se hizo, siempre que sea plana o casi plana". El patrn cclico en el examen de las imgenes "no depende slo de lo que se muestra en la imagen, sino tambin del problema que se enfrenta el observador y la informacin que se espera obtener de la imagen"."Los registros de los movimientos oculares muestran que la atencin del observador se lleva a cabo generalmente slo por ciertos elementos de la imagen, el movimiento de los ojos refleja los procesos del pensamiento humano, de modo que Yarbus pens que el observador se puede seguir en cierta medida a travs de los registros del movimiento de los ojos."La atencin del observador es frecuentemente atrado por elementos que no dan informacin importante pero que, en su opinin, puede hacerlo. A menudo, un observador centrar su atencin en los elementos que son inusuales en las circunstancias particulares, desconocido, incomprensible, y as sucesivamente "."... Al cambiar sus puntos de fijacin, el ojo del observador en varias ocasiones vuelve a los mismos elementos de la imagen. El tiempo adicional es dedicado a la percepcin que no se utiliza para examinar los elementos secundarios pero si a reexaminar los elementos ms importantes".En la dcada de 1970, las investigaciones de rastreo ocular se expandieron rpidamente. En 1980, Just y Carpenter describi la gran influencia del ojo y la mente con una hiptesis, la hiptesis de que "no hay ningn retraso apreciable entre lo que se fija y lo que se procesa". Si esta hiptesis es correcta, entonces cuando un sujeto mira a una palabra o un objeto, l o ella tambin piensa (proceso cognitivo), y por tanto queda exactamente registrado el tiempo de la fijacin.El 1980 se empez a utilizar el seguimiento de ojos para resolver preguntas relacionadas con la interaccin persona-ordenador. En concreto, los investigadores estudiaron cmo los usuarios podran realizar bsquedas en los mens del ordenador. Adems, los ordenadores permitieron a los investigadores utilizar el seguimiento de los ojos en tiempo real, principalmente para ayudar a los usuarios con discapacidades. Ms recientemente, se produjo un crecimiento en el uso de eye tracking para estudiar cmo los usuarios interactan con interfaces de ordenadores. Los resultados de estas investigaciones se pueden utilizar para plantear posibles cambios en el diseo de la interfaz. Otra rea de investigacin reciente se centra en el desarrollo Web. En esta se puede incluir cmo reaccionan los usuarios a los mens desplegables o saber en lo que se centran en una pgina web para que el desarrollador sepa dnde colocar un anuncio. Segn Hoffman, el consenso actual es que la atencin visual siempre va un poco (de 100 a 250 ms) por delante de los ojos. Pero tan pronto como se mueve la atencin a una nueva posicin, los ojos hacen lo mismo. Todava no se puede inferir procesos cognitivos especficos directamente desde una fijacin en un objeto determinado en una escena. Por ejemplo, una fijacin en una cara en una fotografa que puede indicar el reconocimiento, gusto, disgusto, etc.Tipos de seguimientosPrincipalmente se dividen en tres categoras:Mediante sensado invasivoUtilizando algo adjunto al ojo como una lente de contacto especial con un espejo incorporado o un sensor de campo magntico. El movimiento de la unin se mide con el supuesto que no se deslice de manera significativa cuando el ojo gire. Las mediciones realizadas con lentes de contacto han aportado grabaciones extremadamente detalladas de los movimientos oculares. Las bobinas magnticas es el mtodo que utilizan para realizar estudios sobre la dinmica y la fisiologa subyacente al movimiento del ojo.Mediante sensado no invasivoEl segundo tipo de seguimiento sera sin necesidad que haya contacto. A travs de la luz, por lo general luz infrarroja, se refleja en los ojos y se capta mediante una cmara de video o algn otro sensor ptico. La informacin recogida se analiza para extraer la rotacin de los ojos y los cambios en los reflejos. Los seguidores de ojos basados en vdeo suelen utilizar el reflejo corneal (la primera imagen de Purkinje) y el centro de la pupila como caractersticas para saber el paso del tiempo. Un tipo ms sensible de seguidor de ojos sera el dual-Purkinje, el cual utiliza los reflejos de la parte frontal de la crnea (la primera imagen de Purkinje) y la parte posterior de la lente (cuarta imagen de Purkinje) como caractersticas principales. Otro mtodo que an es ms sensible es uno que extrae las caractersticas de la imagen del interior de ojo, es decir, de los vasos sanguneos de la retina. Los mtodos pticos, especialmente los basados en la grabacin de video son ampliamente utilizados para el seguimiento de la mirada y estn bien considerados porque no son invasivos y el coste es bajo.Mediante potenciales elctricosFinalmente, el tercer tipo utiliza el potencial elctrico medido con electrodos colocados alrededor de los ojos para detectar el movimiento. Los ojos son el origen de un constante campo de potencial elctrico que tambin se puede detectar en total oscuridad aunque estos estn cerrados. Puede estar modelado para generar un dipolo con el polo positivo en la crnea y el polo negativo en la retina.La seal elctrica que se puede derivar al uso de dos pares de electrodos de contacto colocados en la piel alrededor del ojo se llama electrooculograma (EOG). Si los ojos se mueven de la posicin del centro hacia la periferia, la retina se acerca a uno de los electrodos, mientras que la crnea se acerca al opuesto. Este cambio en la orientacin de los dipolos cambia consecuentemente los resultados del campo potencial elctrico la seal EOG medida.EOG es, sin embargo, una tcnica muy robusta para medir los movimientos oculares sacdicos asociados con los cambios de la mirada y la deteccin de parpadeos. Al contrario que los seguidores de ojos basados en videos, EOG permite la grabacin de los movimientos oculares, incluso con los ojos cerrados, y por lo tanto puede ser utilizado en la investigacin de los sueos. Se trata de un muy ligero enfoque que, a diferencia de los seguidores actuales de ojos basados en videos, slo necesita una potencia de clculo muy baja y funciona bajo diferentes condiciones de iluminacin.Tecnologas y tcnicasLa extensa mayora de diseos actuales son seguidores de ojos basados en vdeos. Una cmara enfoca uno o los dos ojos y graba sus movimientos mientras el sujeto mira una serie de estmulos. Los seguidores de ojos ms modernos usan el contraste para localizar el centro de la pupila y crear un reflejo de la crnea a travs de luz infra-roja e infra-roja cercana no colimada. El vector entre estas dos caractersticas puede usarse para computar la interseccin de la mirada con una superficie despus de una simple calibracin individual. Se usan dos tipos generales de tcnicas de seguimiento de ojos: pupila brillante y pupila oscura. La diferencia entre ellas se basa en la localizacin de la fuente de iluminacin con respecto a los ojos. Si la iluminacin es coaxial con la mirada, los ojos actan como catadiptricos de manera que la luz refleja en la retina un efecto de pupila brillante parecido al de los ojos rojos. En cambio, si la fuente de iluminacin no es coaxial con la mirada, la pupila aparece oscura ya que el retro reflejo de la retina se desva lejos de la cmara. La tcnica de la pupila brillante genera un mejor contraste iris/pupila debido a un seguimiento de ojos ms correcto en relacin a la pigmentacin del iris y reduce significativamente les interferencias producidas por las pestaas y otras caractersticas ocultas. Esto adems permite un seguimiento en condiciones que van desde la total oscuridad hasta una claridad alta. Estas tcnicas pero no son efectivas para hacer seguimientos en exteriores ya que se producen interferencias en su monitorizacin.

Las configuraciones de los seguidores de ojos varan mucho; algunos se montan en la cabeza, otros requieren la cabeza solo para ser estables (por ejemplo con un apoya-mentn), y algunos siguen los movimientos de la cabeza de forma remota y automtica durante el movimiento. La mayora usan una frecuencia de muestreo de al menos 30 Hz. Aunque 50/60 Hz s lo ms comn, actualmente muchos seguimientos de ojos basados en video funcionan a 240, 350 o incluso 1000/1250 Hz, frecuencia que se necesita para captar en detalle los rpidos movimientos durante la lectura o durante los estudios de neurologa.El movimiento de los ojos normalmente se divide en fijaciones y salidas, cuando la mirada se detiene en cierta posicin y cuando se mueve hacia otra posicin respectivamente. Las series resultantes de las fijaciones y las salidas se llama scanpath. La mayora de la informacin de los ojos de hace disponible durante la fijacin, pero no durante la salida. Los uno o dos grados centrales (la fvea) aporta la mayor parte de informacin; los inputs de las excentricidades ms extensas (la periferia) dan menos informacin. Por lo tanto, la localizacin de las fijaciones a lo largo del scanpath muestran que puntos de informacin de los estmulos son procesados durante una sesin de seguimiento de ojos. De media, las fijaciones duran alrededor de 200 ms durante la lectura de textos lingsticos y 350 ms durante la visin de una escena. Preparar la salida hacia un nuevo objetivo lleva alrededor de 200 ms. Los scanpaths son tiles para analizar las intenciones cognitivas, los intereses y la prominencia. Otros factores biolgicos (algunos tan simples como el gnero) pueden afectar a la calidad del scanpath. El seguimiento de ojos en HCI (interacciones humano ordenador) normalmente investiga el scanpath con fines de usabilidad, o como mtodo de input en muestras contingentes con la mirada, tambin llamadas interfaces basadas en la mirada.Representacin de la informacinPara poder interpretar la informacin que recogen los diferentes tipos de seguidores de ojos existen una serie de software que crean animaciones y representaciones con la finalidad de resumir grficamente el comportamiento visual de uno o varios usuarios. Los ms destacados seran los siguientes:Representaciones animadas de un punto sobre la interfazSe utiliza cuando se examina individualmente el comportamiento visual indicando dnde se ha fijado en cada momento el individuo, as como un pequeo rastro en forma de lnea que indica los movimientos sacdicos previos, tal y como se observa en la imagen.Representaciones estticas del camino o ruta sacdicaSon muy parecidas a las descritas anteriormente simplemente que en este caso se trata de una representacin esttica. Esto provoca que resulte ms difcil interpretarlas que las animadas.Mapas de calorEs una representacin esttica alternativa, principalmente pensada para el anlisis aglomerado de los patrones de exploracin visual de un conjunto de usuarios a diferencia de las dos representaciones comentades anteriormente. En estas representaciones, las zonas 'calientes' o de mayor intensidad sealan dnde han fijado los usuarios su atencin con mayor frecuencia.Mapas de zonas ciegasEs una versin 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 comprensin de la informacin ms relevante, es decir, nos informa qu zonas han sido las nicas que el usuario no ha visto.Estos cuatro tipos de representaciones resultan muy descriptivas y fciles de comprender para un anlisis posterior. Gracias a esto permiten demostrar al cliente con tan solo una imagen que el usuario no explora la interfaz de forma ordenada y previsible como se tiende a creer.Seguimiento de ojos vs. Seguimiento de la miradaLos seguidores de ojos necesariamente miden la rotacin del ojo respecto al sistema de medida. Si el sistema de medida se monta en la cabeza, como con un EOG (electrooculograma), entonces se miden los ngulos de los ojos. En cambio, si el sistema de medida se monta en una mesa, como con bobinas esclerales de bsqueda o sistemas de cmaras a control remoto montadas en mesa, entonces se miden los ngulos de la mirada.En muchas aplicaciones, la posicin de la cabeza se fija usando una barra que se muerde, un soporte para la frente o algo parecido, para que la posicin de los ojos i la mirada sean lo mismo. En otros casos, la cabeza tiene libertad de movimiento y este movimiento se mide con sistemas como seguidores de cabeza magnticos o basados en vdeo.Para los seguidores que se montan en la cabeza, la posicin i direccin de sta se aade a la direccin de los ojos para determinar la direccin de la mirada. En cambio, para los sistemas montados en mesa como las bobinas de bsqueda, la direccin de la cabeza se resta de la direccin de la mirada para determinar la posicin de los ojos.Seguimiento de ojos en situaciones prcticasUna gran cantidad de investigaciones han estudiado los mecanismos y dinmica de la rotacin ocular, pero el objetivo del seguimiento de ojos es ms a menudo estimar la direccin de la mirada. Los usuarios pueden estar interesados, por ejemplo, en que aspectos de una imagen atraen la mirada. Es importante tener en cuenta que el seguimiento de ojos no nos informa de la direccin de la mirada exactamente, ms bien solo mide los cambios de direccin en esta. Para saber precisamente a que est mirando el sujeto es necesaria cierta calibracin, que corresponde a que el sujeto mira a un punto o una serie de puntos mientras el seguidor de ojos graba el valor que corresponde a cada posicin de la mirada. (Incluso esas tcnicas que monitorizan caractersticas de la retina no pueden proveer de una direccin exacta de la mirada ya que no hay ninguna caracterstica anatmica especifica que marque el punto exacto en que el eje visual se encuentra con la retina, no obstante, si existe este punto de forma singular y estable).Una calibracin precisa y confiable es bsica para obtener resultados vlidos y repetibles de movimiento de ojos, y esto puede ser un desafo importante frente a sujetos no-verbales o aquellos que tienen una mirada inestable. Cada mtodo de seguimiento de ojos tiene sus ventajas e inconvenientes, y la eleccin de un mtodo de seguimiento de ojos depende de consideraciones de coste y circunstancias de aplicacin. Hay mtodos offline y procedimientos online como el Seguimiento de Atencin. Hay una relacin directa entre el coste y la sensibilidad del sistema, as encontramos que los sistemas ms sensibles cuestan muchos miles de euros y requieren de una pericia considerable para operarlos correctamente. Avances en tecnologas de video y computacin han llevado al desarrollo de sistemas low cost que son aplicables a mltiples usos y son relativamente sencillos de usar. La interpretacin de los resultados, pero, aun requiere de un cierto nivel de pericia ya que un sistema pobremente calibrado puede producir dadas tremendamente errneas.AplicacionesLa variedad de disciplinas que puede tractar el seguimiento de ojos y las aplicaciones que le pueden dar uso son muchas y en muchos mbitos. Las aplicaciones ms conocidas seran tales como:Publicidad para empresas: Permite hacer estudios cuantitativos de cmo la comunicacin es percibida.Publicidad en TV y cine: Evaluar el impacto de un anuncio en un contexto neutral.Publicidad online: Distribucin de la publicidad en la web con la jerarqua y el beneficio ms correcto.Diseos de empaquetamiento: Saber dnde se fija realmente el usuario en el empaque.Visual Merchandising: Cmo situar los productosDiagramacin de material impreso: Mostrar si el diseo acompaa a la jerarqua en la lectura que se pretende.Diseo web: Poder saber dnde situar la informacin y la publicidad en el sitio adecuado.Diseo de software: poder evaluar la interfaz de usuario es fundamental para el buen desarrollo de un programa.