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.