Métricas de seguimiento ocular: aprendizaje automático

El seguimiento ocular es un campo importante y esencial que buscan los investigadores. El seguimiento ocular también es un campo emergente y tiene sus beneficios y se usa de múltiples maneras.

La fijación y Saccade son dos componentes básicos de los movimientos oculares utilizados en el seguimiento ocular. 

  • Una sacada es el movimiento ocular rápido o inmediato entre fijaciones para mover la mirada de un punto de ubicación a otro.
  • Una fijación es un punto entre dos movimientos sacádicos, durante el cual los ojos no se mueven durante una fracción de tiempo, están estacionarios.
  • La entrada de la visión se produce durante las fijaciones, ya que los ojos permanecen en el mismo espacio durante un tiempo sin moverse.


Fijaciones:  

Las fijaciones son la característica más común de mirar a un sujeto que los investigadores de seguimiento ocular a menudo analizan para concluir sobre los procesos o estados cognitivos sobre los que están interesados ​​en hacer un estudio profundo y riguroso. Las fijaciones son cuando nuestros ojos esencialmente se detienen o hacen una pausa para examinar la escena que está mirando. La visión de la foveola central del ojo se detiene en un lugar para que el sistema visual pueda consumir información detallada sobre cuál es el escenario que se encuentra frente a él. Las fijaciones esencialmente como atributo se construyen a partir de puntos de mirada.

Los puntos de mirada técnicamente informan sobre lo que nuestros ojos están mirando en un momento dado. Es decir 

 Considere que un rastreador ocular recopilará datos de una frecuencia de muestreo de aproximadamente 80 Hz, terminaremos con 80 puntos de mirada individuales por segundo y se informará un punto de mirada cada 12,5 milisegundos.

es decir, 1 segundo = 1000 ms

Ya que tenemos 80 puntos de mirada

 1000 ms / 80 = 12,5 ms.

Cuando una secuencia o serie de puntos de mirada están muy cerca uno del otro tanto en el tiempo como en el espacio, forman un haz de puntos de mirada llamado grupo de miradas, y este grupo de miradas constituye una Fijación.

La fijación está hecha de gestos oculares muy pequeños y lentos (también conocidos como microsacadas) que ayudan a que el ojo se alinee con el objetivo y evita el desvanecimiento de la percepción (movimientos oculares de fijación)

Las fijaciones son, por lo tanto, medidas excelentes y muy valiosas de atención visual.

sacada:

Los movimientos sacádicos son movimientos oculares en los que nuestro ojo (fóvea) se mueve rápidamente de un punto de interés a otro. Dado que nuestro movimiento ocular es tan rápido durante un movimiento sacádico, la imagen leída por la retina es de mala calidad y la información recibida es vaga. Saccade es también una forma en que nuestra retina mantiene la resolución de sus entradas. Nuestros ojos no pueden comprender una descripción clara de lo que había visto. Por lo tanto, podemos decir que la entrada de información a través de los ojos ocurre principalmente durante las fijaciones.

Una sacada puede ser obligatoria y no obligatoria, y ambos ojos se mueven en la misma dirección. Saccades no siempre ocurren linealmente.

¿Por qué necesitamos calcular Saccade?

  • El cálculo de movimientos sacádicos es una gran ayuda en el campo de la medicina, ya que ayuda a diagnosticar muchos trastornos relacionados con el movimiento.
  • A medida que avanza la tecnología de seguimiento ocular, se pueden detectar muchos trastornos hipocinéticos e hipercinéticos mediante anomalías sacádicas después de detectar la velocidad sacádica.
  • Mediante la detección de movimientos sacádicos horizontales y verticales, también se pueden detectar trastornos como el Parkinson, la parálisis supranuclear progresiva.
  • También en los próximos días, se puede utilizar en el campo de la investigación de mercado al descubrir dónde un usuario potencial mirará la pantalla principalmente mientras compra cosas en línea o lee artículos en línea.

¿Cómo calcular la velocidad Saccade?

Para que sepamos exactamente hacia dónde miran nuestros ojos, 

  • Primero, con la ayuda de un dispositivo de seguimiento ocular o una cámara web, detectamos ojos y ubicamos los puntos de fijación como coordenadas (x, y) en un momento dado.
  • Después de esto, hay muchas formas que podemos usar para detectar la velocidad sacádica, como el filtro Sav-Golay, la diferencia simple de muestra a muestra, el filtro bilateral 1D que mantiene los picos sacádicos.
  • El camino corto es la diferencia central de dos puntos como GRADIENTE en Matlab.

Además, podemos usar el método óptimo de mínimos cuadrados para encontrar el tiempo de reacción sacádica y la duración de la sacádica a partir de puntos de mirada rastreados en python mediante el algoritmo de sacádica en una serie de puntos (x, y).

1) Instale el modelo saccade mediante el comando pip

pip install saccademodel

2) Importar modelo sacádico y alimentar los puntos oculares.

Python3

# loading libraries
import saccademodel
  
input_eye_points = [[130.012, 404.231],
                    [129.234, 403.478],
                    [None, None],
                    [133.983, 450.044]]
  
# training the model
results = saccademodel.fit(input_eye_points)
print(results)

Producción:

{'source_points': [[130.012, 404.231], [129.234, 403.478]],
 'saccade_points': [[129.234, 403.478], [133.983, 450.044]], 
'target_points': [], 
'mean_squared_error': 71.36571893749988}

3) Ahora, si conocemos la velocidad de fotogramas, podemos calcular el tiempo de reacción sacádica y la duración de la sacádica convirtiendo las longitudes a segundos mediante:

Python3

# Number of samples per second
  
framerate = 80.0  
saccadic_reaction_time = len(results.source_points) / framerate
saccade_duration = len(results.saccade_points) / framerate

Conclusión:

Para resumir todo, considere que estamos viendo un automóvil arrancar y llegar a un objetivo en la misma carretera. El inicio y el objetivo se convierten en fijaciones y el movimiento ocular que sigue al automóvil en el medio se convierte en el movimiento sacádico.


Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por arshitha65 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

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