Zeri begira zaude? Begiei begira

Villanueva Larre, Arantxa

Telekomunikazio Ingeniaritzan doktorea

Nafarroako Unibertsitate Publikoa

Begiradari jarraitzeko sistemei buruzko ikerketa orain dela hamarkada batzuk hasi bazen ere, orduan, 60ko hamarkadaren bukaeraren inguruan, ordenagailu bat begiarekin kontrolatu ahal izatea amets erabat imajinaezina zen teknologia haren lehenengo miresleentzat. Hala ere, ordutik hona oso azkar garatu dira sistema horiek, eta eskuraezin ziruditen asmo haiek errealitate bilakatzeko bidea gero eta argiagoa bihurtu dute. Begiari jarraitzeko sistemaren, eye tracking delakoaren, garapen eta aplikazioek nolabaiteko interesa piztu dute azkeneko urteetan.
Zeri begira zaude? Begiei begira
2007/04/01 | Villanueva Larre, Arantxa | Telekomunikazio Ingeniaritzan doktorea, Nafarroako Unibertsitate Publikoa

(Argazkia: Artxibokoa)
Begiari jarraitzeko teknologiak hainbat esparrutako arloak biltzen ditu, informatikatik hasi eta psikologia arte. Irudiaren prozesuak, elektronikak, optikak eta prozesu kognitiboen analisiak, beste askorekin batera, zerikusia dute sistema horien diseinuan eta erabileran. Baina... zer nolako helburua izan dezake gizaki baten begiradari jarraitzeak eta hura aztertzeak?... Areago, zer nolako sistemen eta tekniken bidez lor daiteke pertsona baten begien mugimendua ezagutzea? Goazen galdera horiei poliki-poliki erantzutera.

Begiradari jarraitzen dioten sistemen aplikazioak

Sistema horien aplikazioei dagokienez, sailkapen hau egin daiteke: helburu diagnostikoak dituzten erabilerak eta helburu interaktiboak dituzten erabilerak.

Erabilera diagnostikoak

Arreta edo atentzioa gure ingurua ulertzeko ahalmena estimulu zehatz batean fokatzen duen prozesua da. Gure atal kognitiboarekin zerikusi zuzena du, eta begien mugimendua ezagutzeak mekanismo horiek ulertzen laguntzen du, hein handi batean. Eye tracking sistema bat tresna diagnostiko gisa erabiltzeak begien mugimenduaren eta arretaren arteko erlazioa neurtzeko tresnak sorrarazi ditu. Horiek psikologian aplikatu daitezke, baina baita beste esparru batzuetan ere; marketin- eta publizitate-munduan, batez ere.

Lan interesgarriak egin dira arlo horretan. Berriki, emaitza diagnostiko nabarmenak lortu dira neurozientzian eta psikologian. Gehien aztertu den ataletako bat testuak irakurtzeko prozesuetan gertaturiko begi-mugimenduena da. Irakurtzean egindako begi-mugimenduak aztertzeak zenbait akats eta patologia detektatzen laguntzen du; dislexia da ezagunenetariko bat. Eye tracking sistemen helburua, eremu horretan, pertsonak testuaren aurrean egindako begi-ibilbidea erregistratzea izango litzateke, psikologoak edo dagokion espezialistak datuak interpreta ditzan. Modu berean, begien mugimenduak aztertzea eskizofreniaren eta estrabismoaren diagnostiko goiztiarra egiteko tresna baliotsutzat ematen dute egindako ikerketa eta lanek.

Puntu urdinek testuaren gainean erregistratutako ikuspuntuak adierazten dituzte.
D. Salvucci/Drexel Unib.

Aplikazio diagnostikoekin jarraituz, ingurune adimendunak aztertzen dituzten lan konplexuagoak ere topatu ditugu. Gizaki bakoitzak patroi bati jarraitzen dio bere ingurua miatzean. Pertzepzio librean gertaturiko begi-mugimenduak aztertzeak ondorio baliogarriak ditu, ingurumena geureganatzeko erabiltzen ditugun mekanismoak ulertzeko.

Espezialista batek mamografia bat aztertzean behatutako puntuak, eta begiekin eginiko ibilbidea.
C.E. Nodine et al./Pendergrass Lab. eta Pennsylvaniako Unib.-ko Bularren Azterketa Irudi Bidez Egiteko Dep.

Oro har, sistema horiek tresna ahaltsu bat dira gizakien adimena ulertzeko eta neurtzeko. Aplikazioaren arabera, ondorioek positiboki alda dezakete gizakiaren jokaera zenbait ekintzatan. Jakina da gidatzean istripuak eragiten dituela atentzio faltak. Azkenaldian, ahalegin garrantzitsuak egin dira automobilgintzan. Zalantzarik gabe, gidariaren begi-mugimenduen azterketa tresna ezin hobea da, gidariaren atentzio falta eta logura detektatzeko. Esperimentuetan lortutako emaitzek etorkizunean auto seguruagoak lortzeko balioko dute.

Antzeko erabilerak aurkitu daitezke industrian eta medikuntzan ere. Industrian, produktuak miatzea eta kalitate-kontrola ikusmenaren bidez egiten da askotan, eta azterketa kaskar batek ondorio larriak izan ditzake. Larriagoa izan daiteke, hala ere, espezialista batek erresonantzia bat edo bestelako irudi mediko batzuk gutxiegi esploratzea. Begi-mugimenduen analisia, bai industrian eta bai irudi medikoen azterketetan, gizakiak izan ditzakeen ikuskapen-estrategia errepikakorrak edo urriak detektatzeko erabil daiteke.

Ezkerreko bi iragarkietan, puntu urdin handienak dira arreta handiena piztu duten zatiak. Eskuineko irudian, web orri batean gehien miatutako zatiak daude markatuta.
Japoniako Kontsumo Marketinaren Ikerketa Institutua; M. Russel/Software Erabilerrazen Ikerketa Laborategia/Wichitako Estatu Unib.
Azkenik, baina agian indar handienarekin, esparru zabal bat ireki da publizitate- eta marketin-munduaren inguruan. Kontsumitzailearen begirada balio handiko informazio-iturria da. Publizitatean, begiek eginiko bidea uka ezinezko datua da iragarkiaren zati jakin bat ikusi eta bereganatu den jakiteko.

Ildo berean, web orrien inguruko azterketak hasiak dira jadanik nolabaiteko diseinu-printzipioak finkatzen. Egindako ikerketen arabera, oro har, ezkerraldeko goiko atala miatzen da lehenik web orrian. Emaitzek adierazten dutenez, letra larriak bilatzen saiatzen gara, eta, dirudienez, inguru horretan egoten dira normalean.

Erabilera interaktiboak

Eye tracking sistemen erabilera interaktiboak gizaki-ordenagailu komunikazio-kontestuaren barnean ulertu behar dira. Alde horretatik, eskuak erabili ezin diren zenbait egoeratan aukera interesgarri gisa azaltzen dira.

Gizakiaren mugitzeko ahalmena, hau da, kontrol motorra, gaixotasun eta patologia ugarik hondatzen dute: esklerosi anizkoitza, alboko esklerosi amiotrofikoa, garun-paralisia, hezur-muineko kaltea eta garun-infartua, beste batzuen artean. Bakoitzak bere berezitasunak izan arren, duten jatorria alde batera utzita, mugitzeko ahalmenaren murrizketa dute ezagugarritzat. Sarritan, hondatze hori neurri maximoetara irits daiteke, mugiezintasun osoa eragin dezake, eta gizakia bere gorputzaren preso bihurtu.

Normalean, ordea, baita gaixotasunaren etapa aurreratuetan ere, begien mugimendu kontrolatua bere horretan mantentzen da, eta komunikazio-bide bakar bihurtzen da. Kasu horietan, begiradaren pantaila aurreko kokapena ordenagailuarentzat instrukzio gisa erabil daiteke. Helburu horrekin, software berezi asko sortu dira. Teklatu birtual deritzen aplikazioak dira ezagunenak. Horietan, eye tracking sistemaren erabiltzaileak hizkiak eta hitzak aukera ditzake pantailan agertutako teklatuan begiratuz, eta, hala, esaldiak osatu. Horri esker, komunikatzeko dituen trabak gaindituko lituzke, hein handi batean.

Irudian, adibide sinple bat erakusten da. Eye tracking sistemari esker, pelikula gelditu egiten da ikusleak begirada pantailatik kanpo eramaten duenean, sistemak ulertzen duelako atentzioa beste zerbaitetan duela ikusleak.
Human Media Lab. Queens-eko Unib.

Eye tracking sistemen aplikazioa zabala da minusbaliotasunen eremuan, eta egunero agertzen dira posibilitate berriak.

Hala ere, badira mugiezintasunarekin zerikusirik ez duten erabilera interaktiboak ere. Horien oinarria pantailan begirada zuzentzen den puntuaren eta erabiltzaileak duen interesaren arteko erlazioa da. Horiei Gaze Contingent Display (GCD) edo begiraden agindupeko interfase deritze. Horietan, miatutako pantailaren ingurua erabiltzailearen arabera molda daiteke, eta, adibidez, zehaztasun gehiago erakutsi, zoom automatiko bat erabili edo aurrekoarekin zerikusia duen informazio berria sortu.

Modu berean, interesgarria da teknika horiek errealitate birtualean eta marrazki bizidunen munduaren inguruan duten aplikazioa. Jakina da horrelako lanek konputazio-zama handia dutela. Kalitateko irudiak produzitzea ez da hain prozesu sinplea. Eye tracking sistemen helburua ikusleak begiratzen duen imajinaren zatia zein den asmatzea izango litzateke, elementu hori bereizmen hobearekin eta xehetasun gehiagorekin erakusteko. Gainerako zatietan, ordea, kalitatea galdu egingo litzateke, eta, hala, irudiaren erreprodukzioa erraztu.

Begiradari jarraitzeko teknikak eta sistemak

Orain arte aipatutakoarekin, eye tracking sistemek nolabaiteko aplikazioa badutela esan daiteke... baina zer da eye tracking sistema bat? Zertan datza haren funtzionamendua? Young eta Sheena-ren lanak ederki laburbiltzen ditu teknologiak begiradari jarraitzeko eskaintzen dituen baliabide guztiak. Egia esanda, hainbat teknologia erabil daitezke gizakiaren begirada aztertzeko; ezagunenak elektrookulografia (EOG) eta bideookulografia (VOG) dira.

EOG sistema baten adibidea.
MetroVision
Lehenengo taldeko teknikek onespen zabala izan zuten orain dela berrogei bat urte. Haien oinarria da begia mugitzean gorputzak sorrarazten dituen tentsio elektrikoaren aldaketak neurtzea. Seinale elektrikoaren aldaketa horiek erregistratzeko, begiaren inguruan elektrodoak itsatsi beharra dago. Aldakuntza horiek 15-200 V tartean gertatzen dira. Batez beste, onartzen da 20 V-eko bariazioa izaten dela begiak gradu bat biratzean.

Teknika horren kontrakoek gertatzen diren interferentziak erabiltzen dituzte aurka egiteko argudiotzat. Ukaezina da inguruan dauden giharren mugimenduek eragin nabarmena dutela seinalean. Horretaz gain, begi-niniaren zabalerak argiarekiko duen menpekotasunak elektrodoen funtzionamendua aldatzen du. Ondorioz, teknika horrek kondizio oso bereziak eskatzen ditu lortutako emaitzak gertatukoaren datu adierazgarriak izan daitezen.

Teknika bideookulografikoek bestalde, kamera bat erabiltzen dute begiaren irudiak grabatzeko. Oinarria sinplea da: begiaren imajina aldatu egiten da begirada aldatu ahala. Sistema horiei dagokienez, infragorri hurbilean (750-880 nm) lan egiten duten argi-iturriek erabilera nabarmena dute. Gizakiaren ikusteko ahalmena 700 nm-ra iristen da; beraz, argi mota hori ikusezina da, hau da, begian eragindako efektua ez dugu nabaritzen. Argiaren helburua, batetik, kalitate onargarri bateko begi-irudiak sorraraztea da, eta, bestetik, imajinan berezitasun zehatzak eragitea, kornearen azalean erreflexuak sortzea, hain zuzen ere.

VOG sistema baten adibidea. Kamerak begiaren irudia grabatzen du. Eskuinaldean, begi-niniaren imajina. Kasu horretan, argi eta garbi ikusten dira bi erreflexu irudian.
IRISCOM; Nafarroako Unib. Publikoa

Normalean, irudiaren prozesu-teknika bereziak erabiliz, grabatutako irudietan ezaugarri bereziak bilatzen dira: begi-niniaren forma, erreflexuen kokapena eta abar. Ezaugarri horien aldaketak zuzenki erlazionatuta daude begiradaren bariazioarekin.

Goian, buruan betaurreko gisa jartzen den sistema baten adibidea. Behean, euskarri bidez buruari finko eusten dion sistema bat.
SR Research Eyelink; Ikus-pertzepzioaren laborategia. Rochesterreko Teknologia Institutua; Fourward Teknologiak.

Sistema horiek duten mugarik handienetako bat buruaren mugimendua da. Erabiltzaileak burua inguru batean finko mantendu behar du, kameratik kanpo ez joateko. Mugiezintasunaren esparruan oztopo horren garrantzia txikia izan arren, zenbait erabiltzaile eta aplikaziotan ez da lan erraza, halako sistemek darabiltzaten eremu txikiko lente eta objektiboek askatasun gutxi uzten baitute. Muga hori gainditzeko asmoz, beste irtenbide batzuk proposatu dituzte hainbat ikertzailek. Ezagunenak buruan zuzenean ezartzen diren sistemak dira, kasko edo betaurreko baten antzera. Burua askatasun osoz mugi daiteke, kamera harekin batera mugitzen baita.

Burua euskarri baten bidez finko mantentzen duten sistemak ere baditugu. Arazoa desagertu egiten da, burua geldi edukitzen dela onar daitekeelako. Erabiltzailearen aldetik, ordea, erosotasuna galtzen da.

Kamera anitzeko eye tracking sistema baten adibide bat.
T. Ohno/NTT Cyber Solutions lab./ NTT korporazioa
Azkeneko hamarkadan, ikertzaile asko ahalegindu dira sistema horiek eragiten dituzten oztopo eta mugak gainditzen. Ildo horretan, estereo edo kamera anitzeko eye tracking sistemek eman dituzte emaitza nabarmenenak. Alde batetik, buruaren kokapena erabaki egiten da eremu zabala duten bi kamera erabiliz, irudian (ezkerrean, behean) pantailaren gainean daudenak. Burua espazioan kokatuz gero, begiari jarraitzen dion beste kamera, pantailaren azpialdekoa, puntu horretara fokatzen da motor bereziak erabiliz, prozesatzeko egokia den irudi bat lortzeko.

Aipatutakoarekin, eye tracking sistemen etorkizuna ziurtatua dagoela esan dezakegu. Erabilitako teknikak hobetzen diren heinean, aparatu horiei buruz gero eta gehiago entzutea espero dezakegu.

Kontuz, beraz, denda baten erakusleiho aurrean paratzen zarenean... Norbait zuri begira dago!

Arretari adi
(Argazkia: Ikusmen Aplikazioen Ikerketa Inst./Derby-ko Unib.)
Orain dela lau urte, esperimentu interesgarri bat egin zuten Londresko National Gallery-n. David Wooding-ek, orain dela urte pare bat hil zen ikertzaile ezagunak, pertsonek koadroen aurrean jarrita egindako begi-mugimenduak erregistratu zituen eye tracking sistema bat erabiliz. Gordetako datuak pertsonaren interesaren neurri zuzena lirateke. Adibidean, ikusle batek begiarekin egindako ibilbidea marra eta puntuen bidez adierazten da. Gehien begiratutako zatiak arreta handiena sortu dutenak direla onar daiteke.
(Argazkia: Human Media Lab./Queens-eko Unib.)
Lan bitxiak ere egin dira eremu honetan. Xelebreenetariko bat Kanadan, Queenseko Unibertsitatean, Roel Vertegaal-ek zuzenduko taldearen Auramirror da. Helburua da hitzaldi edo elkarrizketa batean entzulearen eta hizlariaren arteko arreta neurtzea, begien mugimenduen bidez. Ikertzaileen arabera, begi-kontaktuak nolabaiteko elkarrekiko interesa adieraziko luke, eta kontaktu horren iraupenak arretaren neurria. Arreta hori 'hodei' birtual baten bidez adierazten da.
Teknika bideookulografikoen oinarria
Alderdi matematiko konplexuenak alde batera utzita, teknika bideookulografikoak hainbat irizpide erabiliz sailka daitezke. Ezagunenetariko bat begi-nini argia eta begi-nini iluna erabiltzen duten sistemen artekoa da. Argi-iturriak kamerarekiko duen kokapenean datza teknika horien arteko ezberdintasuna. Argi-iturria kameraren simetria-ardatzean kokatzen bada, begi-nini argia agertzen da irudian. Argazkietan flasha erabiltzean askotan gertatzen den efektu baten, begi gorrien efektuaren, oinarri bera du. Flasha kameratik hurbil dagoenez, begiaren erretinan islatzen den argi guztia zuzenean bueltatzen da irudira, eta begi-ninia gorri nabarmen batez adierazten da. Eye tracking sistemen kasuan, zuri-beltzeko imajinekin dihardutenez, gris argi batean islatzen da esandako efektua. Esan beharrik ez dago efektu hori desagertu egiten dela argi-iturria ardatzetik urrun jartzen bada; orduan, begi-ninia ilunago agertzen da irudian.
(Argazkia: Nafarroako Unib. Publikoa; IBMren Almaden Ikerketa Zentroa)
Bibliografia
Chapman, P. Underwood, G.
Eye Guidance in Reading and Scene Perception.
Elsevier, Oxford, England, 1998.
------
Duchowski, T.
The Eye tracking Methodology. Theory and Practice.
Springer-Verlag Londres Ltd., 2003.
------
Henderson, J.M. Ferreira, F.
The interface of Language, Vision, and Action.
Psychology Press, New York, 2004.
------
Young, L.R. eta Sheena, D.
Survey of eye movement recording methods.
Methods Designs, Behavior Research Methods and Instrumentation, 7, 5, 1975, 397-429.
Villanueva Larre, Arantxa
3
230
2007
4
041
Sariak; Softwarea; Teknologia; Komunikazioa
Dosierra
20
Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila