Методы регистрации движений глаз: теория и практика

В статье рассматриваются виды движений глаз и методы их регистрации, а также их практическое применение.

Виды движений глаз

  • Тремор: мелкие частые колебания глаз, естественный фон окуломоторной активности.
  • Дрейф: медленные плавные движения, обеспечивающие условия для обработки оптической информации.
  • Микросаккады: быстрые движения, обслуживающие устойчивые фиксации объекта.
  • Макросаккады: резкие изменения позиции глаза, связанные со сменой точек фиксации.
  • Прослеживающие движения: плавные перемещения глаз, возникающие при движении объектов в поле зрения.
  • Вергентные движения: сведение (конвергенция) или разведение (дивергенция) оптических осей глаз, обеспечивающие стереоскопическое зрение.
  • Нистагм: чередование саккад и прослеживающих движений.
  • Торзионные движения: вращение глаз относительно оптической оси, частично компенсирующее наклоны головы.

Методы регистрации движений глаз

  • Контактные:
  • Электроокулография (ЭОГ): использование электрических свойств глазного яблока.
  • Фотооптический метод: отслеживание отражения света от зеркальца на глазном яблоке.
  • Электромагнитный метод: фиксация изменений напряженности электромагнитного поля при изменении расстояния между датчиком и излучателем, установленным на глазном яблоке.
  • Бесконтактные:
  • Фотоэлектрический метод: преобразование отраженного от роговицы инфракрасного света в электрический сигнал.
  • Кинорегистрация движений глаз.
  • Видеорегистрация: фиксация изменения направления взора на основе определения положения зрачка и роговичного блика.

Обработка данных

  • Выделение на видеокадрах зрачка и роговичного блика.
  • Расчет направления взора и выделение фиксаций и саккад.

Анализ окуломоторной активности

  • Средняя продолжительность фиксации и первой фиксации.
  • Позиции фиксаций и области интереса.
  • Амплитуда и латентность саккад.
  • Продолжительность и частота морганий.

Практическое применение систем регистрации движений глаз

  • Управляемые взором компьютерные интерфейсы для инвалидов.
  • Медицина: диагностика аутизма, лазерная коррекция зрения.
  • Реклама: анализ восприятия рекламных изображений.
  • Анализ операторской деятельности.

Ключевые особенности методов регистрации движений глаз

Контактные методы:

  • Высокая точность регистрации (до 0,0002º).
  • Необходимость использования инвазивных датчиков, что может ограничивать естественность поведения испытуемых.
  • Применимы в затемненных помещениях (ЭОГ и фотооптический метод) или требуют установки излучателя-датчика на глазное яблоко (электромагнитный метод).

Бесконтактные методы:

  • Более естественные условия регистрации.
  • Менее точная регистрация (до 0,1º), особенно в случае паразитной засветки.
  • Возможность регистрации торзионных движений (некоторые модели).

Ключевые особенности анализа окуломоторной активности

  • Длительность фиксации: продолжительность периода относительной неподвижности глаз, связанная с когнитивной обработкой зрительной информации.
  • Позиции фиксаций и области интереса: пространственное распределение точек фиксации, отражающее влияние факторов восприятия, взаимодействия и предыдущего опыта.
  • Амплитуда саккад: расстояние между точками фиксации, связанное с задачей и свойствами объекта восприятия.
  • Латентность саккад: время подготовки саккады, отражающее готовность к восприятию нового объекта.

Ключевые особенности практического применения систем регистрации движений глаз

  • Возможность разработки и использования управляемых взором интерфейсов для людей с ограниченными возможностями.
  • Помощь в ранней диагностике аутизма.
  • Анализ восприятия изображений и оптимизация рекламных кампаний.
  • Улучшение качества лазерной коррекции зрения.
  • Изучение и оптимизация операторской деятельности.