ردیابی چشم، رهگیری چشم یا آیترکینگ (Eye Tracking) یکی از روش‌های مطالعات رفتاری است که در سال‌های اخیر در حوزه‌های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته‌است؛ و کاربرد آن در حال گسترش است. از جمله حوزه‌های کاربرد این ابزار می‌توان به مطالعات علوم اعصاب، روانشناسی، معماری، طراحی، ارگونومی، مطالعات ورزشی، زبان‌شناسی، ترجمه، جرم‌شناسی، اقتصاد و مدیریت اشاره کرد. کارکرد اصلی ردیابی چشم در تمامی حوزه‌هایی که از آن استفاده می‌شود مطالعه دقیق توجه انسان است. ناگفته پیداست که از میان گونه‌های مختلف توجه، ردیابی چشم توجه دیداری را مورد سنجش قرار می‌دهد. گرچه برای استفاده درست از این ابزار بایستی با ویژگی‌ها، محدودیت‌ها و قابلیت‌های انواع آن آشنا شد.
در این نوشتار، انواع سیستمهای ردیابی چشم از نظر مکانیزم کار، نحوه استفاده و کاربرد معرفی می‌شوند؛ و هر کدام از گونه‌های این ابزار اجمالا مورد بحث قرار می‌گیرند.
ردیاب‌های چشم امروزی با استفاده از ثبت ویدیو چشم‌ها و پردازش تصاویر مربوط به حرکات چشم عمل می‌کنند. بیشتر سیستمهای جدید ردیابی چشم به منظور محاسبه محل نگاه، در هنگام ثبت داده نور فروسرخ را از یک یا چند منبع به سمت چشم می‌تابانند و از انعکاس این نور روی چشم برای محاسبه محل نگاه استفاده می‌کنند. هرچند این تنها روشی نیست که برای ثبت و تحلیل حرکات چشم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
یکی از روش‌های ثبت و مطالعه حرکات چشم، استفاده از سیگنال‌های الکتریکی ثبت شده ناشی از حرکات چشم (Electrooculography) است. این روش بر مبنای اختلاف پتانسیل قرنیه (جلو) و شبکیه (پشت) چشم کار می‌کند. این اختلاف پتانسیل باعث تغییر پتانسیل الکتریکی ثبت شده از طریق الکترود‌های اطراف چشم می‌شود؛ و محاسبه حرکات چشم را از این راه ممکن می‌سازد. تصویر زیر نمایی از کارکرد این روش را نمایش می‌دهد.
یکی دیگر از روش‌های ردیابی چشم که به دلیل تهاجمی بودن امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد روش لنز تماسی صلبیه (sclera contact lens) است. در این روش دو سیم‌پیچ (coil) به صورت تو در تو روی یک لنز تماسی قرار می‌گیرد؛ و این لنز به همراه سیم پیچ‌ها روی چشم فرد قرار داده می‌شود و از طریق تغییرات میدان مغناطیسی عبوری از داخل سیم‌پیچ‌ها و در نتیجه تغییرات جریان الکتریکی القا شده روی آن حرکات چشم فرد شناسایی می‌شود. دقت این روش از نظر رزولوشن فضایی (spatial resolution) بسیار بیشتر از سیستمهای معمول امروزی است. به عبارت دیگر دقت سیستمهای معمول که از این روش استفاده می‌کنند حدودا ۷۰۰ برابر بیشتر از پیشرفته‌ترین ردیاب‌های چشمی برپایه ویدیو است. تصویر زیر نمایی از یک سیستم ردیابی چشم بر پایه سیم پیچ را نمایش می‌دهد.
اما ردیاب‌های چشم امروزی مکانیزمی بسیار متفاوت با دو دسته ردیاب چشم قبلی دارند. همانطور که گفته شد، ردیاب‌های چشم امروزی بر اساس تجزیه و تحلیل ویدیو ضبط شده از چشم، حرکات مردمک چشم را دنبال می‌کنند؛ و بر مبنای آن محل نگاه را محاسبه می‌کنند. البته این تمام اطلاعاتی نیست که نسل‌های جدید ردیاب‌های چشم در اختیار ما قرار می‌دهند. سیستمهای جدیدتر علاوه بر محل نگاه، قطر مردمک چشم، حرکات سر، و فاصله فرد از سخت افزار ردیاب چشم را نیز به دقت ثبت و گزارش می‌کنند.
در یک تقسیم‌بندی کلی سیستمهای ردیابی چشم امروزی به دو دسته پوشیدنی (wearable) یا سوار بر سر (head-mounted) و رومیزی (desktop-mounted) تقسیم می‌شوند. سیستمهای سوار بر سر خود انواع مختلفی دارند؛ برخی مثل عینک روی بینی قرار می‌گیرند، برخی دیگر همچون کلاه روی سر قرار می‌گیرند. سخت افزارِ این دسته از سیستمهای ردیاب چشم معمولا حداقل سه دوربین دارد. دو دوربین وظیفه ثبت تصاویر چشم‌های را بر عهده دارند و یک دوربین تصویر مقابل فرد را ثبت می‌کند. در سیستم‌ها به‌روزتر دو دوربین برای ثبت حرکات هرچشم مورد استفاده قرار می‌گیرد و در نتیجه در مجموع از پنج دوربین بهره‌برداری می‌شود.
یک دسته دیگر از ردیاب‌های چشم پوشیدنی که پیشرفته‌تر از تمامی انواع قبلی نیز هستند، حاصل از ترکیب ردیاب چشم عینکی و کلاه واقعیت مجازی هستند. در حال حاضر این نوع از ردیاب‌های چشم تنها توسط رهبر سوئدی بازار ردیاب‌های چشم یعنی توبی تولید می‌شوند. توبی در واقع با استفاده از سیستم واقعیت مجازی شرکت HTC و ادغام سیستم ردیابی چشم در کلاه واقعیت مجازی آن این سیستم را ساخته است. این سیستم با فرکانس نمونه برداری 120 هرتز و با 10 منبع نور برای هر چشم کار می‌کند. در تصویر زیر نمایی از این سیستم پیشرفته ردیابی چشم را ملاحظه می‌کنید.
گونه دیگری از سیستمهای ردیاب چشمِ برپایه ویدیو، سیستمهای رومیزی هستند. اتفاقا این نوع از سیستمهای ردیابی چشم پرکاربردترین گونه نیز هستند. سیستم‌هایی که در دسته سیستمهای رومیزی قرار می‌گیرند گاهی زیر صفحه نمایش نصب می‌شوند، گاهی روی میز قرار می‌گیرند و گاهی روی پایه‌های خاصی نصب شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیستم‌ها عموما یک یا دو دوربین دارند که وظیفه ثبت حرکات چشم را بر عهده دارد و حداقل دو منبع نور فروسرخ برای ایجاد انعکاس (به اصطلاح گلینت) روی قرنیه در آن‌ها تعبیه می‌شود. در تصویر زیر نمونه‌هایی از سیستمهای رومیزی را در حال استفاده می‌بینید.
در این نوشتار کوتاه تلاش شده است انواع کلی سیستمهای ردیابی چشم و سازوکار آن‌ها مورد بحث قرار گیرد. با این وجود سیستمهای ردیابی چشم به شکل جزئی‌تری نیز قابل دسته‌بندی هستند که از حوصله این نوشتار خارج است.
در صورتی که پیشنهادی در ارتباط با این نوشتار برای بهبود و اصلاح آن دارید، مایه خوشحالی خواهد بود موضوع را به نویسنده اطلاع دهید.
Disclaimer: I have got the images from some random sources on the internet. Credits go to the rightful owners of the images.
از طریق آدرس ایمیل و صفحه لینکدین زیر با نویسنده در ارتباط باشید.
ali.g.mahdipour AT gmail DOT com
https://www.linkedin.com/in/mahdipour
