交互技术前沿学习心得——利用眼动追踪改良广告界面

在上一篇文章中，我分享了一篇来自《The Wiley Handbook of Human Computer Interaction》的文章《Improving Ad Interfaces with Eye Tracking》，该文章介绍了一种新颖的交互技术——利用眼动追踪来提供用户同界面之间的交互。虽然本文中的主要介绍的是眼动追踪在广告界面改良方面的应用，当我对眼动追踪的技术本身更感兴趣，并搜集了一些眼动追踪相关的材料和应用情况，在这里同大家分享一下我对眼动追踪的看法和心得。

原理和算法实现

实现眼动追踪，实际上就是想要根据眼睛的位置推导出人眼视线的位置坐标。人眼的眼球转动时一个复杂的过程，即便纯粹的水平方向运动，眼睛也不是在做简单球体旋转，而是在一轨道上做前后运动。人眼视线是视网膜中间凹与眼球晶体中心的连线方向。由于测量视网膜中间凹位置很困难，所以我们简单的把眼睛看做一个围绕固定点转动的球体，选择中心定义为当眼睛直视前方是的眼球中心，它与瞳孔中线的连线称为视线。角膜率中心与瞳孔中心连线方向称为视线估计方向即为光轴。视线方向与视线估计方向的差异每人各不相同，一般小于5°。
早期人们获取眼动信息的方法有直接观察法、机械记录法、主观感知法，这些方法简单直观，但存在这共同的缺点：不能研究眼跳运动等特性，而且精度低，主观影响大。近年来不断出现了能够精确检测和提取眼动位置信息的眼动追踪技术，其中包括电眼图法、角膜反射法、瞳孔—角膜反射向量法等。
眼动追踪技术包括两部分：瞳孔定位技术和视线估计技术。都有其各自的算法。关于获取人体眼球视线的方法及后期分析处理计算的算法，具体可参考论文《眼动跟踪技术的研究及优化实现》。

眼动追踪的应用前景

首先我们看一个非常有意思的关于国外主播使用眼动仪接受挑战地视频——国外主播按眼动追踪器挑战正直的男生绝不看胸部！https://www.bilibili.com/video/av45981136?from=search&seid=15728949927099113465
是不是被视频中的主播逗笑了呢？在视频中出现的光圈是眼动追踪器通过观察并分析你的眼球肌肉的运动，并将之显示在你的电脑屏幕上的。实现这一过程的眼动追踪器正是下面这个小家伙：

Tobii是一家在眼动追踪方面世界领先的瑞典公司，旗下包含多款可实现眼动追踪的产品。在它的官网，我们可以看到官方对他们产品的一些应用情况，除了论文中提及的衡量注意力以了解消费者行为和决策，还应用于游戏、科学研究、虚拟现实、专业培训等。其中不得不提的是其在游戏方面的应用，目前市面上已经有141款游戏支持使用tobii进行眼动追踪：
其中包括刺客信条奥德赛、刺客信条起源等3A大作。关于眼动追踪在游戏中的表现具体如何，可以参考下面这个视频：【萊斯】用Tobii 眼動追蹤器玩刺客教條-起源、PUBG➤眼動控制器到底能幹嘛？https://www.bilibili.com/video/av30537615?from=search&seid=1681268667964241561其中较为详细的说明了眼动追踪的在游戏里的一些应用和辅助技巧。除此之外，眼动追踪在科研领域也有所建树，例如大阪大学就利用眼动追踪对自闭症进行研究：
京都大学使用眼动追踪对黑猩猩面孔浏览进行研究：

对眼动追踪的一些应用畅想

说了这么多我从网上搜集过来的眼动追踪的应用情况，是想让读者们更好理解眼动追踪。接下来介绍一些我对眼动追踪的可行性应用的想法。我的第一个想法是将眼动追踪应用于刑侦领域，例如，当某个商场遭受盗窃时，可以利用监控摄像头对近期商场的游客进行眼动追踪，当某个游客的视线不是主要集中在货架、商品或广告上，而是在商场内四处游动观察商场的环境、布局等，那么就可以认定其行为是异常的，可以对他进行进一步的调查。更比如在开展某些重要会议进行安保检查时，在一些敏感的场合放置摄像头观察人的视线移动，对别有用心的观察会场之人进行重点监控。在我看来实现这个想法有三个难点——第一，摄像头需要能够清晰的记录行人的眼球运动。在近期炒的沸沸扬扬的HUAWEI P30的50倍放大摄像头的情况下，通过多角度拍摄，我认为这个难点在当前亦或不久的将来可以实现。第二，通过人在空间中的定位及视线方向，确定其在看哪里、在看什么。Tobii可以通过固定的眼动追踪器将使用者的视线投影在二维平面上，但实现我的想法需要将观察对象的视线还原到三维场景中，这与观察对象在空间中的位置和视线都有关系，并且与观察对象的头部运动以及人脸识别等技术相关联。第三个难点则在于软件分析获取的眼动追踪数据，将采集到的视线关注点分析并提取出异常的关注点，以此判断谁是在正常购物、谁是在观察商场的环境。
最后是回答一下老师的问题，即将眼动追踪同书法欣赏结合。拿到这个问题我的第一反应是去查找了是否有人做过相关的研究。在万方上找到一篇论文——《不同专业大学生对书法字审美过程中眼动特点的研究》其中提到，实验使用美国ASL眼动仪，记录了艺术生和体育生（各10名）在书法作品审美时的眼动过程。从馍世南临兰亭序》作品中选用35个字请被试观赏。结果发现：艺术生较体育生在作品审美过程中存在显著差异。艺术生对作品注视时间、注视点持续时间长于体育生；注视作品时间随字体结构复杂性的变化而变化，体育生没有此现象，说明艺术系生对书法作品的加工较体育生更仔细。说明接受的艺术修养的不同可能影响人对艺术作品的关注度和认知程度。那么我就产生了一个想法：但举办书法展览时，是否可以通过对观看者进行眼动追踪，找出高艺术修养的观众喜欢的作品，普通艺术修养的观众较为关注的作品，以及最受关注的作品，并根据结果安排展览的布置，将最后关注的作品放置在最显眼的位置吸引人的眼球，然后让观众们以由易到难的顺序浏览书法作品。这样既可以通过数据分析出最受欢迎的作品来吸引观众，也可以防止普通艺术修养的观众因鉴赏难度太大、看不懂，因而对展览失去兴趣。
时下眼动追踪并不热门，实际上，如果不是这次的学习，我都不知道眼动追踪这项技术，且已经进行了一些应用。相信在不久的未来，在NUI（自然交互界面）到来的那一天，眼动追踪会真正的大热，成为我们同计算机交互间的一种重要方式。

参考

眼动跟踪技术的研究及优化实现：链接:https://pan.baidu.com/s/1b42AQxtoqBwhBpI533W8mA 密码:jv3u
不同专业大学生对书法字审美过程中眼动特点的研究：链接:https://pan.baidu.com/s/1CedWqBhxZFdkxPkvomMW4A 密码:ssnc
《The Wiley Handbook of Human Computer Interaction》：链接:https://pan.baidu.com/s/1S8sjRYg0NaQUuXo5pZV4lw 密码:gqh5
交互技术前沿学习分享——利用眼动追踪改良广告界面：https://blog.csdn.net/waittingUyou/article/details/89180397