Eye Tracking Technologien: VDC-Whitepaper

© Competence Centre for Virtual Reality and Cooperative Engineering w. V. – Virtual Dimension Center (VDC)
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde,
Franziska Jöckel
Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach
Auberlenstr. 13
70736 Fellbach
www.vdc-fellbach.de
Whitepaper
Eye Tracking

Marktanalyse Mission Messverfahren AnwendungsfelderBauarten ZusammenfassungEinführung
24.09.2018 2
Gliederung
1. Einführung
2. Marktanalyse
3. Bauarten
4. Messverfahren
5. Anwendungsfelder
6. Zusammenfassung

24.09.2018 3
Gliederung
1. Einführung
2. Marktanalyse
3. Bauarten
4. Messverfahren
5. Anwendungsfelder
6. Zusammenfassung
Einführung

24.09.2018 4
 Eye Tracking bezeichnet das Aufzeichnen der hauptsächlich
aus Fixationen (Punkte, die man genau betrachtet),
Sakkaden (schnellen Augenbewegungen) und Regressionen
bestehenden Blickbewegungen einer Person.
 Eye-Tracking-Systeme bestehen aus
(1) Aufzeichnungsgeräten/-techniken
(2) den Algorithmen zum Prozessieren der rohen
Messdaten und
(3) der Verwertung in Form von Darstellungsformen der
prozessierten Informationen.
Einführung in das Technologiefeld
Einführung

24.09.2018 5
 Die Zielsetzung von Eye Tracking ist meist zu ermitteln, wohin ein Mensch
schaut
 Um den Schnittpunkt der Blickachse des Menschen mit relevanten
Objekten errechnen zu können, müssen die folgenden drei Parameter
erfasst werden:
o Blickrichtung
o Augenposition im Raumkoordinatensystem
o Koordinaten sämtlicher relevanter Objekte im Raumkoordinatensystem
 Eye-Tracking-Technologien befassen sich mit der Erfassung entweder der
ersten oder der ersten beiden Informationen
 Befinden sich die Betrachtungsobjekte auf einem Bildschirm, involvieren
Tracking-Systeme auch die dritte Information; anderenfalls bedarf es eines
3D-Raummodells
Einführung

24.09.2018 6
Anatomie des menschlichen Auges mit einigen Grundbegriffen
Einführung
Anatomie des
menschlichen
Auges
Bild: onmeda.de

24.09.2018 7
Gliederung
1. Einführung
2. Marktanalyse
3. Bauarten
4. Messverfahren
5. Anwendungsfelder
6. Zusammenfassung
Marktanalyse

24.09.2018 8
Marktzahlen, Marktentwicklung
 Dynamisch wachsender Markt
 Marktvolumen 2018: ca. 400 Mio $
 Bis zum Jahr 2023 soll das
Marktvolumen 1,43 Mrd $ erreichen
 Assistive Kommunikations-
anwendungen hatten den größten
Eye-Tracking-Marktanteil im Jahr
2016
 Nordamerika als der größte regionale
Markt
 Externe Systeme als wichtigste
Bauform von Eye-Tracking Systemen
Marktanalyse
Bild: Eye Tracking Market, 2018 Globale Marktentwicklung Eye
Tracking 2016-2023

24.09.2018 9
Marktteilnehmer
Marktanalyse
 Zu den wichtigsten Eye Tracking Unternehmen zählen:
o Tobii AB,
o Eyetracking Inc.,
o Seeing machines Ltd.,
o Smarteye AB,
o Sensomotoric Instruments (SMI)
GmbH [jetzt Teil von Apple],
 Detaillierte Übersicht der Unternehmen mit zugeordneten
Technologien und Anwendungsmärkten auf der nächsten
Folie
o LC Technologies Inc.,
o Eyetech Digital Systems Inc.,
o Ergoneers GmbH,
o PRS IN VIVO,
o SR Research Ltd.

24.09.2018 10
Marktteilnehmer
Zu den wichtigsten Eye-Tracking Unternehmen zählen:
 Tobii AB,
 Eyetracking Inc.,
 Seeing machines Ltd.,
 Smarteye AB,
 Sensomotoric Instruments (SMI) GmbH
[nun Teil von Apple],
Weitere:
 Eye Sight
 Sightcorp
 Cogisen
 Irisbond
 Tobii Pro
 Pupil labs
 LC Technologies Inc.,
 Eyetech Digital Systems Inc.,
 Ergoneers GmbH,
 PRS IN VIVO,
 SR Research Ltd.
 GazeHawk
 Eyezag
 Eyeware
 Lumen research
 Arrington research
 Gazepoint
Unternehmen Technologien Anwendungsmärkte
Tobii AB External systems, Mobile eye tracking Gaming & Entertainment (VR), Medicine, Industry, Automotive, Assistive technology
Smart Eye AB External systems Automotive, Medicine, Research consumer
Sensomotoric Instruments External systems, Mobile eye tracking Research
Eye Sight External systems Automotive, Smart Home, Consumer
Sightcorp Software Smart Environments, Market research, Security, R&D
Cogisen Software -
Irisbond External systems, Software Assistive technology
Tobii Pro External systems, Mobile eye tracking, SW Psychology, Neurosciences, (Market) research, Usability, Sport, Education
Ergoneers Mobiles eye tracking, Software Transport, Market researcj, Usability, Biomechanics, Sport
Pupil Labs Mobiles eye tracking, Software Research (vision)
Gaze Hawk Software Usability
Eyezag External systems Market research, Consumer research, Usability
Seeing Machines External systems Automotive, Traffic
Eyeware Software Research (academic, industrial), Consumer
SR Research External systems, Mobile eye tracking Research (children, language, cognitive illness), Attention
PRS IN VIVO Software, Service Market research, Purchasing behavior
Eyetech External systems Assistive technology, Automotive, Entertainment, Medicine, Research, Security
Lumen Research External systems, Mobile eye tracking Attention
Arrington Research External systems, Mobile eye tracking -
Gazepoint External systems Market/ consumer research, Development (Human Computer Interaction)
Tabelle:nachNeumann,V.,2018
Marktanalyse

24.09.2018 11
Gliederung
1. Einführung
2. Marktanalyse
3. Bauarten
3.1 Raumfeste Installationssysteme
3.2 Externe Systeme
3.3 Mobile Systeme
1. Messverfahren
2. Anwendungsfelder
3. Zusammenfassung
Bauarten

24.09.2018 12
Raumfeste Installationssysteme
 Kopf des Probanden im Gerät fixiert
 Drei Techniken werden unterschieden:
o Pan-Tilt-Systeme: Mechanisch bewegliche
Komponenten führen die Kamera mit Kameraoptik
den Kopfbewegungen des Probanden nach
o Tilting-Mirror-Systeme: Kamera und Optik bleiben
raumfest, servogetriebene Spiegel erlauben ein
Nachverfolgen des Auges bei Kopfbewegungen
o Fixed-Camera-Systeme: Diese Systeme verzichten auf
jegliche mechanisch bewegliche Komponenten und
erzielen den Bewegungsfreiraum mittels
Bildverarbeitungsmethoden
 Vorteil: Liefert exaktere Ergebnisse in höherer
Bildfrequenz, Nachteil: intrusiv, immobil
Bild: Fa. SR Research
Bauarten
EyeLink 1000

24.09.2018 13
Externe Systeme
 Ermöglichen die Durchführung berührungsloser
Messungen, mechanische Bauteile wie Übertragungs-
kabel oder Kinnstützen entfallen
 Der Proband kann sich nach erfolgreicher
Kalibrierung in einem gewissen Bewegungsradius
frei bewegen
 Kompensation der Kopfbewegungen: eine Person kann
einen Ort fixieren und dabei Kopfbewegungen
durchführen, ohne den Fixationsort zu verlieren
 Zur Registrierung von Blickbewegungen auf einem
Computerbildschirm können die Komponenten des Gerätes
entweder direkt in einen Bildschirm eingebaut oder unter
beziehungsweise neben diesem angebracht werden
 Vorteil: nicht intrusiv, Nachteil: immobil
Bauarten
Remote
Eyetracker (in
den Bild-
schirm
integriert) der
Firma TobiiBild: Tobii

24.09.2018 14
Mobile Systeme
 Eye-Tracking-Lösungen sind in Brillengestellen und
ähnlichem verbaut, werden an einen tragbaren
Computer angeschlossen
 Ein Kamerasystem ist auf die Umwelt gerichtet
(World Cam), eine auf die Pupille (Eye Cam)
 Ein Algorithmus projiziert das eine auf das andere
 Diese Systeme ermöglichen es weitgehend, die
Menschen in natürlicher Interaktion mit Produkten
und Medien zu beobachten
 Einsatzmöglichkeiten außerhalb des Labors möglich
 Vorteil: mobil, Nachteil: intrusiv
Mobiler Eye
Tracker der
Fa. Eye
squereBild: eve spare
Bauarten

24.09.2018 15
Gliederung
1. Einführung
2. Marktanalyse
3. Bauarten
4. Messverfahren
4.1 Kontaktlinsenmethode
4.2 Elektrische Potenzialmessung
4.3 Optische Verfahren
o Okulographie
o Infrarot- oder LASER-Reflektion
o 3D-Tracking
5. Anwendungsfelder
6. Zusammenfassung
Messverfahren

24.09.2018 16
Kontaktlinsenmethode
Die Position und Orientierung eines mit dem Auge
verbundenen Objektes (z. B. einer speziellen
Kontaktlinse) kann gemessen werden:
 Reflektion von verspiegelten Kontaktlinsen wird von
einer Kamera aufgezeichnet
 Elektromagnetisches Tracking mit Hilfe einer Spule
(engl. „search coil“): mit Spulen versehene
Kontaktlinsen werden einem magnetischen Feld
ausgesetzt  aus induzierter Spannung kann die
Augenbewegung berechnet werden
 Photoelektrisches Tracking: Photoelektrische
Sensoren leiten Strom in Abhängigkeit zum
einfallenden Licht und damit zur Augenbewegung
 Video-basiertes Tracking künstlicher Markierungen
(schwarze Punkte auf der Lederhaut)
Spiegel-
reflektions-
System
Search
Coil
Messverfahren
Photo-
elektrische
Limbus-
Tracker
Bild: Holqvist, K; Andersson 2017
Bild: Duchowski, A. T., 2017
Bild: Gilroy, H., 2018

24.09.2018 17
Elektrische Potenzialmessung
 Messung des elektrischen Potenzials durch die
Positionierung von Elektroden rund um das Auge
 Elektrookulogramme (Elektro-Okulographie – EOG)
messen die elektrische Spannung zwischen Netzhaut
(negativer Pol) und der Hornhaut (positiver Pol)
 Imec, ein Forschungszentrum für Nano-Elektronik
und digitale Technologien hat ein schnelles,
drahtloses Eye Tracking vorgestellt (ITF Belgium
2018), das auf EOG beruht
o Fünf Trockenkontakt-Elektroden an einer Brille
o Ergonomisches Design einer alltäglich genutzten Brille
o Sampling-Raten von 256 pro Sekunde
Beispiel eines EOG-
Systems
Bild: imec
Schnelles,
drahtloses Eye-
Tracking in
ergonomischer
Form
Messverfahren

24.09.2018 18
Optische Erfassung - Okulographie
1. Okulographie
 Optische Erkennung von Eigenschaften des Auges
bei Rotation und Translation
 Messgrößen der Okulographie
o Pupillenform
o Lidwinkel und Hornhautwölbung
o Position des Limbus
o Retina
o Position Gesicht und Augen
 Die Auswertung dieser Messgrößen erfolgt nach
zwei grundsätzlich unterschiedlichen Verfahren:
o Regressionsanalyse (Erscheinungsbild-basierender
Ansatz )
o Parametrisch-geometrisches Fitting
Retina-Merkmale
rund um den
Sehnervkopf
Beispiel
Pupillenformen
Beispiel einer
hellen Pupille
Messverfahren
Bild: N.N., 2018

24.09.2018
 Regressionsanalyse (Erscheinungsbild-basierender Ansatz): Das aufgenommene
2D-Bild wird mit zuvor aufgenommenen Bildern im Bestand verglichen und in
Verbindung gesetzt, bei denen eine logische Zuweisung der Bedeutung bereits
vorgenommen wurde.
 Parametrisch-geometrisches Fitting - wird heute für Augen und Gesicht eingesetzt
o Augen: geometrische Bilderkennung, bei der Bildmerkmale mathematisch
erkannt werden  Einpassung eines bekannten geometrischen Primitivs
o Gesicht: Face-model-based approach ermittelt Gesichts-
merkmale aus dem 2D-Bild
Kamerabilder von
Augen zur
Auswertung
Die Feature-basierte
Auswertung „Iris-
Fitting“
Optische Ermittlung
von Gesichtsmerkmalen
aus einem 2D-Bild
Messverfahren
19
Bild: Eyeware
Bild: Eyeware
Bild: tobii

24.09.2018 20
Vorteile der Okulographie:
+ Meist ein nicht intrusives Verfahren (Ausnahme: Retina-Tracking)
+ Sinkende Preise von digitalen Kamerasystemen
+ Das Retina-Tracking ist sehr präzise
Nachteile der Okulographie:
- Das Retina-Tracking ist intrusiv
- Regressionsanalyse, parametrisch-geometrisches Fitting und face-model-based approach
sind wenig präzise/ zuverlässig
- Abhängigkeit von Lichtverhältnissen
- Bei Einsatz von nur einer Kamera fehlen räumliche 3D-Informationen, Okulographie
beherrscht keine Blickpunktermittlung
- Stereoskopische Kamerasysteme beschränken den Arbeitsraum
Messverfahren

24.09.2018 21
Optische Erfassung - Infrarot- oder LASER-Reflektion
2. Infrarot- oder LASER1 -Reflektion
 Für die absolute Blickrichtung müssen mehrere
Augenmerkmale gemessen werden, damit die Kopfbewegung
von der Augendrehung unterschieden werden kann
 Messprinzipien von Infrarot- oder LASER-Reflektion
o Pupillenzentrum-Cornea-Reflektion (engl.: „pupil center
cornea reflection” [PCCR]): Messung der Cornea-
Reflektion (auch Purkinje-Reflektionen oder Purkinje-
Bilder) relativ zum Pupillenzentrum
o Dual Purkinje Imaging (DPI) eye trackers: messen auch das
vierte Purkinje-Bild  differenzieren zwischen der
translatorischen und rotatorischen Augenbewegung; DPI-
Eye-Tracker sind sehr präzise, aber der Kopf des
Betrachters ist zu fixieren
o Für die Ermittlung des Pupillenzentrums kann die
Regressionsanalyse oder das parametrisch-geometrisches
Fitting eingesetzt werden
Die vier Purkinje-
Reflektionen
Die Nutzerin dieses
DPI Eye Trackers
fixiert ihren Kopf,
indem sie auf einen
festgestellten
Zahnabdruck beißt
Messverfahren
1 Light amplification by stimulated emission of radiation

24.09.2018 22
Optische Erfassung - Infrarot- oder LASER-Reflektion
Messverfahren
Vorteile der Infrarot-/ LASER-Reflektion:
+ PCCR- Systeme sind nicht intrusiv (Ausnahme: mobile PCCR-Brillen).
+ Werden mehrere Kameras eingesetzt, wird auch die Schätzung der Kopf-Position im
absoluten 3D-Raum ermöglicht
+ Kommt (nicht-sichtbares) Infrarot Licht zum Einsatz, ist das gesamte Setup unabhängiger
von der gegebenen Beleuchtungssituation
Nachteile der Infrarot-/ LASER-Reflektion:
- DPI-Systeme sind intrusiv
- Natürliches Sonnenlicht stört den Einsatz der PCCR- und DPI-Tracker im Außenraum
- Beschränkte Reichweite (ca. 1m)
- Werden mehrere Kameras zur Generierung von 3D-Informationen eingesetzt, verkleinert
sich der Arbeitsraum zusätzlich

24.09.2018 23
Optische Erfassung – 3D-Tracking
3. 3D-Tracking
Messung der absoluten Kopfposition im 3D-Raum
 Vorherrschende technologische Ansätze bei der Verwendung
separater Tracking-Systeme:
o Inertialmesssysteme: Ermitteln Positionsänderungen und
Winkeländerungen durch Integration der erfassten
Beschleunigungen. Durch den Einbau weiterer Sensoren
(z.B. Magnetfeldsensoren) ergibt sich die Bezeichnung
Inertialmesssystem mit neun Freiheitsgraden (9DOF-IMU).
9DOF-IMUs sind kostengünstig, ermöglichen schnelle
Messungen, beherrschen jedoch kein absolutes Tracking.
o Optisches Tracking: Infrarot-Kameras erfassen aktive (IR-
LEDs) oder passive (IR-Reflektoren) IR-Leuchtpunkte, die in
einer spezifischen räumlichen Struktur angeordnet sind.
Aus dem Muster der IR-Leuchtpunkte, das von mind. zwei
Kameras erfasst wird, kann der Computer die Position
und Orientierung des betrachteten Objekts errechnen.
Shutter-Brille der Fa.
Volfoni (ermöglicht
stereoskopisches
Sehen), kombiniert
mit einem Eye-
Tracking-System der
Fa. SMI und einem
externen optischen
Trackingsystem der
Fa. A.R.T.
Head Mounted
Display (HMD)
"Vive" der Fa. HTC
mit zugehörigen
Tracking-Kameras
(schwarze Würfel)
und Eingaben/
Handcontrollern
Bild: HTC
Messverfahren
Bild: itersnews, 2018

24.09.2018 24
Messverfahren
 Verwendung von 3D-Kameras /
Entfernungsbildkameras (EBKs)/ Tiefenbildkameras/
RGBD-Kameras (engl. 3D depth camera)
o Kamerasysteme, die – im Gegensatz zu normalen Analog-
oder Digitalkameras, die Graustufen oder Farbwerte der
Objekte darstellen – die bildliche Darstellung von
Entfernungen einer ganzen Szene erlauben
o 3D-Kamera und Outside-In-Tracking: Beim so genannten
Outside-In-Tracking befindet sich der Tracker (hier: die 3D-
Kamera) in der Referenz, also in der feststehenden
räumlichen Umgebung, und „schaut“ auf das bewegliche,
zu trackende Objekt (etwa einen Flystick oder den Kopf des
Benutzers)
Microsoft Kinect-
System mit
Erläuterung der
verbauten Sensoren
Bild: Microsoft

24.09.2018 25
Messung der Kopfgeometrie
3D-Kameras können eine 3D-Abbildung ihrer Umgebung
erreichen. Eyeware verwendet diesen Ansatz, um mit
Hilfe von 3D-Kameras ein Nutzer-individuelles 3D-Modell
des Kopfes zu erstellen. Damit ist die präzise
Kopfgeometrie bekannt.
Messung der Stelllung der Augen im Kopf
Mithilfe eines Lasers scannt ein Eye Tracker kreisförmig
über die Iris, der die Torsionsdrehung der Iris über einen
Vergleich der Streifung auf sukzessiven Aufnahmen
wiedergibt. Diese Tracker können damit die 3D-Position
des Auges im Kopf-Koordinatensystem ermitteln.
Kommerzielle Tracking-Systeme verwenden diese
Technologie zurzeit nicht.
Eyeware 3D-
KopfmodellBild: Eyeware
Messverfahren

24.09.2018 26
Vorteile von 3D-Tracking
+ Separate Trackingsysteme können große Reichweiten (10-20m) und bei Parallelschaltung
einen großen Arbeitsraum (beispielsweise 10m x 50m) erzielen
+ 3D-Kameras sind kostengünstig
+ 3D-Kameras sind nicht intrusiv
+ 3D-Kameras liefern 3D-Informationen zur Kopfposition und -orientierung.
+ 3D-Kameras können ein 3D-Abbild des Kopfes erstellen  genauere Lokalisation der Augen
Nachteile von 3D-Tracking:
- Die LASER-Erfassung nach Irie ist intrusiv und kostenintensiv
- Separate Trackingsysteme sind zumeist kostenintensiv. 9DOF IMUs sind zwar kostengünstig,
aber alleine nicht zu verwenden, da sie kein absolutes Tracking ermöglichen und Drift
zeigen.
- Separate Trackingsysteme sind fast immer intrusiv. Markerloses Motion Capturing trackt in
erster Linie Rumpf, Arme, Hände, Beine und Füße. Die Genauigkeit der Erfassung des Kopfes
wäre unzureichend, um daraus eine Blickrichtung abzuleiten.
Messverfahren

24.09.2018 27
Gliederung
1. Einführung
2. Marktanalyse
3. Bauarten
4. Messverfahren
5. Anwendungsfelder
6. Zusammenfassung
Anwendungsfelder

24.09.2018 28
Usability - Untersuchungen
 Von User Experience (UX) und Human-Computer
Interaction (HCI) Forschern genutzt
 Untersuchung der Nutzerfreundlichkeit in Bezug auf
Mensch-Computer-Interaktionen  Erklärung des
menschlichen Verhaltens anhand von objektiven Daten
 Einsatz im Bereich der Software-Ergonomie: Im Rahmen
von Usability-Tests wird die Wahrnehmung von
Versuchspersonen während der Ausführung von
Aufgaben mit einer Software oder auf einer Webseite
analysiert
 Einsatz bei der ergonomischen, UX- und HCI-gerechten
Auslegung sämtlicher Maschinenbedienungen (z. B.
Kiosk-Systeme) und Cockpit-Systeme beliebiger
Fahrzeuge (z. B. PKW)
Untersuchung der
Usability einer
Bahnhofsanzeige
Anwendungsfelder
Bild: Kuerzel, E., 2018

24.09.2018 29
Marktforschung
 Eine Methode um objektiv die Aufmerksamkeit von
Konsumenten und ihre spontane Reaktion auf
Werbebotschaften zu messen  effektive
Gestaltung der Kommunikation
 Untersuchungsaspekte beinhalten die Gestaltung
von Verkaufspackungen, Ladengeschäften,
verkaufsfördernden Maßnahmen am Point-of-Sale,
Websites, Zeitungen und Magazinen und das
Produktdesign
Anwendungsfelder
Marktforschung
mit Eye Tracking:
SupermarkttestBild: Kuerzel, E., 2018

24.09.2018 30
Film
 Bewegungssteuerung der Extremitäten (auch
Gestik) virtueller Avatare in Animationsfilmen
durch Schauspieler mithilfe von Motion
Capturing
 Ebenfalls wird die Technik der Erfassung der
Gesichtsmimik abgewandt
 Mittlerweile umfasst das Capturing-Repertoire auch
das Eye Tracking
Anwendungsfelder
Pascal Langdale as Caleb Smith in Faster
than Night photo by Vanessa Shaver, 3D
model by Dionisios Mousses/SIRT Centre
Bild: Gilroy, H., 2018

24.09.2018 31
Psychologie
 Anwendungen in der Psychologie und den
Neurowissenschaften, um zu verstehen wie und
warum Augenbewegungen entstehen und wie wir
Informationen visuell erfassen
 Untersuchungsaspekte sind die Bildwahrnehmung
und die Bewegungswahrnehmung
Anwendungsfelder
Eye Tracking/
Cognitive
NeuroscienceBild: Crane, H.D., 1978

24.09.2018 32
Arbeitswissenschaften
 Eyetracking wird in den Arbeitswissenschaften
angewandt, um Leistung zu evaluieren, Novizen vs.
Experten zu vergleichen, effektive
Trainingsprotokolle zu entwickeln und kognitive
Strategien zu entwickeln
 Ebenso geht es hier um die ergonomische, intuitive
und effiziente Auslegung von Arbeitssystemen im
Sinne der Usability
Anwendungsfelder
Bild: Usability.gov
Bild: TU Chemnitz
Bild: TU Chemnitz
Eye-Tracking-
Untersuchungen
im Usability-
Labor
Heat Maps
repräsentieren
wohin und wie
lange ein Blick
gerichtet ist
Bild: Usability.gov

24.09.2018 33
Medizin
 Augenlasern: Eye Tracking misst die Bewegungen des
Auges und justiert den Laser nach. Eventuell wird der
Laser abgeschaltet, bis das Auge wieder die
gewünschte Position eingenommen hat.
 Steigende Bedeutung in der Psychiatrie (zuverlässigere
und frühere Diagnosen, z.B. bei Autismus, ADHS)
 In der Leistungssportpraxis besteht ein hohes Interesse
an Erkenntnissen zur Trainierbarkeit sportart-
spezifischer Blickbewegungsstrategien.
 Optimierung/ Unterstützung der Arbeit des Arztes:
Überprüfung der Konzentration auf die richtige Stelle,
Steuerung von Funktionen mit den Augen
Anwendungsfelder
High Speed
TrackingBild: Irie, K., 2002

24.09.2018 34
Erziehungswissenschaften
 Eyetracking wird in den Erziehungswissenschaften
genutzt um Lernprozesse zu untersuchen
 Zusätzlich werden Classrooms und Labore mit
dieser Technologie ausgestattet, um die nächste
Generation in der Nutzung von Eyetracking in den
unterschiedlichsten Bereichen auszubilden
Anwendungsfelder
Tobii Pro eye
Tracking
zeigt die
Aufmerk-
samkeit der
Studenten im
Hörsaal
Bild: tobiipro.com

24.09.2018 35
Sicherheit
 Fahrassistenzsysteme
o Durch das Verwenden von Eye-Tracking-Technologien
können anhand des Öffnungsgrads des Auges, der
Kopfhaltung inklusive der Bewegungen und der Rate der
Blinzler die Verfassung des Fahrers überwacht und
unterstützt werden.
o Verhindert werden sollen Kurzschlafphasen am Steuer,
Unaufmerksamkeiten und Kontrollverluste
 Smart Home, Geräte- und Datensicherheit,
öffentliche Veranstaltungen  Erfassen von
Personen, Verhaltensmustern
Anwendungsfelder

24.09.2018 36
Virtual Reality
 In HMDs integriertes Eye Tracking war
sofort mit dem Aufkommen preisgünstiger HMDs
ein Thema
 Autostereoskopische Displaysysteme, die auf
Parallaxbarriere-Technologie basieren, werden auf
die Position des Betrachters relativ zum Display
ausgerichtet. Damit muss bekannt sein, wo sich die
Augen des Betrachters befinden.
 Entwicklung der Technologie „Foveales Rendering“:
Hauptlast der GPU soll auf die Bereiche einer 3D-
Szene konzentriert werden, die der Nutzer
fokussiert; Randbereichen hingegen soll weniger
GPU-Kapazität zugewiesen werden
 Voraussetzung: Eye Tracking
 Haupteinsatzbereiche:
Usability, Designuntersuchungen, Marktforschung
Anwendungsfelder
SMI für
Oculus Rift
bei Carrefour
Arrington
Research
Eyeframe
FOVE:
HMD mit
integriertem
Eye-TrackingBild: FOVE
Bild: FH Kufstein
Bild: mellottsvrpage.com

24.09.2018 37
Gliederung
1. Einführung
2. Marktanalyse
3. Bauarten
4. Messverfahren
5. Anwendungsfelder
6. Zusammenfassung
Zusammenfassung

24.09.2018 38
Zusammenfassung
Anwendungsfelder
•Usability-Untersuchungen
•Marktforschung
•Film
•Psychologie
•Arbeitswissenschaften
•Erziehungswissenschaften
•Medizin
•Sicherheit
•Virtual Reality
Eye-Tracking-
Messverfahren
•Kontaktlinsenmethode
•Elektrische
Potenzialmessung
•Optische Verfahren
•Okulographie
•Infrarot- oder LASER-
Reflektion
•3D-Tracking
Eye-Tracking-Bauarten
•Raumfeste
Installationssysteme
•Externe Systeme
•Mobile Systeme
Zusammenfassung

24.09.2018 39
Zusammenfassung
 Es gibt heute eine ganze Reihe verschiedener Bauarten und Messverfahren von Eye
Trackern. Diese unterscheiden sich sehr stark bzgl. Nutzungskontext, Messgröße, Präzision
und Preis.
 Die Kontaktlinsenmethode und die elektrische Potenzialmessung haben heute keine
praktische Bedeutung mehr am Markt. DPI-Tracker haben ausschließlich eine sehr enge
medizinische Bedeutung.
 Eye Tracking geschieht heute mit Hilfe optischer Verfahren: Die Okulographie und die
Pupillenzentrum-Cornea-Reflektion (PCCR) sind die dominierenden Verfahren. Der Einsatz
von 3D-Kameras ist noch nicht als Produkt am Markt.
 Für HCI-Untersuchungen werden häufig externe Systeme verwendet, da sie nicht intrusiv
sind und der Arbeitsraum mit dem Interaktionsraum vor dem Maschineninterface ohnehin
beschränkt ist.
 Hoch-präzise, raumfeste Installationssysteme, etwa für die Retina-Erfassung, kommen vor
allem in medizinischen Anwendungen zum Einsatz.
 Es gibt nicht das „beste“ Eye-Tracking-System. (Abhängigkeit vom Anwendungsfall)
Zusammenfassung

24.09.2018 40
Quellen
 Bergstrom, Jennifer Romano; Schal, Andrew:
Eye Tracking in User Experience Design.
Morgan Kaufmann, 2014, ISBN 978-0-12-
416709-4.
 Crane, H.D.; Stelle, C.M.: Generation-V dual-
Purkinje-image eyetracker. Applied Optics,
17(5), 1978, S. 527-537
 Duchowski, Andrew T.: Eye Tracking
Methodology. Theory and Practice. Third
Edition. Spring-er-Verlag, London, 2017
 Eye Tracking Market 2018 Leading Growth
Drivers, Emerging Audience, Segments, Sales,
Prof-its & Analysis [aus:
http://www.crossroadstoday.com/story/37763
460/eye-tracking-market-2018-leading-
growth-drivers-emerging-audience-segments-
sales-profits-analysis]
 Gilroy, H.: Facial Capture. Online unter:
https://praxistheatre.com/author/fasterthannig
ht/ page/2/; abgerufen am 31.3.2018
 Holmqvist, K.; Andersson, R.: Eye Tracking. A
comprehensive guide to methods, paradigms,
and measures. Second edition. Lund Eye
Tracking Research Institute AB, Lund, 2017
 itersnews: Displays. 3D eye tracking smart
glass gives immersive 3D gaming experience.
Online unter: http://itersnews.com/?p=24045;
abgerufen am 31.3.2018
 Kuerzel, Eric: How Eye Tracking is Driving the
Next Generation of AR and VR; online unter:
https://vrscout.com/news/eye-tracking-driving-
next-generation-ar-vr/; abgerufen am
31.3.2018
 Lobe, Adrian: Schau mir in die Augen, Kunde.
In: TagesWoche am 31.01.2015; online unter
https://tageswoche.ch/allgemein/schau-mir-in-
die-augen-kunde/; abgerufen am 31.3.2018
 abgerufen am 31.3.2018
 tobii: Was ist Ihr Anwendungsfeld?; online
unter:
https://www.tobiipro.com/de/anwendungsfeld
er/ ; abgerufen am 31.3.2018
 tobii: Year-End Report January – December
2017; online unter:
https://www.tobii.com/group/
investors/calendar/year-end-report-q4-2017/;
abgerufen am 31.3.2018
 Nielsen, Jakob; Pernice, Kara: Eyetracking
Web Usability. New Riders Publishing,
Thousand Oaks, CA, USA 2009, ISBN 978-0-
321-49836-6.
 Irie, K.; et al.: LASER-based eye-tracking
system. Behavior Research Methods, 34(4),
2002, S. 561-572

Mitglieder der Netzwerke VDC und Visual Sweden in
diesem Bereich:
24.09.2018 41

© Competence Centre for Virtual Reality and Cooperative Engineering w. V. – Virtual Dimension Center (VDC)
Vielen Dank für Ihr Interesse!
Das Thema interessiert Sie und Sie suchen nach Ansprechpartnern?
Sprechen Sie uns gerne an.
Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach
Auberlenstraße 13
70736 Fellbach
www.vdc-fellbach.de

Eye Tracking Technologien: VDC-Whitepaper

Weitere ähnliche Inhalte

Mehr von Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach

Eye Tracking Technologien: VDC-Whitepaper