Analýza možností využití eye-tracking brýlí Pupil Labs v kartografii.

Marek SPURNÝ

Bachelor's thesis

Possibilities of Pupil Labs eye-tracking glasses in cartography.

Abstract:

Tato bakalářská práce, jež byla zhotovena na katedře Geoinformatiky Univerzity Palackého se zabývá možnostmi využití eye-trackingových brýlí Pupil Core od německé společnosti Pupil Labs, a to nejen v kartografii. Monitorující brýle, které sledují pohyby obou zornic jsou podrobeny ověření jejich přesnosti nejen za dobrých podmínek, ale i v nepříznivém prostředí. Brýle disponují přední kamerou se záznamem prostřední v plném rozlišení, které se dá vyobrazit a částečně analyzovat díky přidruženému softwaru od mateřské firmy Pupil Playeru. Brýle tedy dokáží vytvořit záznam v reálném čase zkoumaného prvku i mimo digitální prostředí obrazovek. Důležitou součástí práce je manuál pro obsluhu brýlí a následné využití naměřených dat formou analýz. Část výsledků byla vyhodnocena v konkurenčním programu Open Gaze And Mouse Analyzer (dále jen OGAMA). Tento nástroj dokáže přečíst předem naformátovaný textový soubor se souřadnicemi trajektorií očí spolu se statickým obrázkem, na kterém byl jev zkoumán. Výsledkem jsou křivky a kruhové výseče, jež znázorňují délku časové fixace na určité místo, které respondenta zaujalo. Pro polo-automatizované vyhodnocení dat byl sestaven program s jednoduchým grafickým uživatelským rozhraním (dále jen GUI) psaný v python jazyce, který sesbírá potřebné čárkou oddělené údaje (dále jen CSV) z nativního souboru, provede výpočetní operace, naformátuje původní dokument a vygeneruje zcela nový textový soubor, který je vhodný právě na analýzu v OGAMĚ. Byly otestovány způsoby kalibrace, hardwarové a softwarové konfigurace, možnosti nastavení softwaru a zaměření se na využití markerů. Přesnost záznamu byla nejprve zkoumána na malé ploše s očíslovanými body v rámci první případové studie mezi 15 respondenty různého věku, pohlavní a bez podstatných zrakových vad. V dalším uplatnění brýlí bylo zkoumáno softwarové rozpoznání 3 odlišných povrchů v rámci úkolového šetření s atlasem, automapou a listem vytyčených úkolů, a to pouze na 5 respondentech v programu Blickshift Analytics. Důvodem experimentu nebylo zjištění vědomostí, ale práce s vytyčenými plochami. Mezi další ukázky využití brýlí patří vizuální hodnocení použitelnosti brýlí ve venkovním prostředí s mapou mikroregionu Mohelnicko, využití při míčové hře basketbalu a zkoumáním statického objektu během chůze. Mezi přílohy práce náleží již zmiňovaný manuál pro obsluhu brýlí a pozdější analýzu (jedná se o hlavní výstup práce), webová stránka, naměřená data uložená v eye-tracking laboratoři katedry Geoinformatiky, spustitelný soubor pro konverzi dat PupilCore2OGAMA_DataConverter a grafický poster pro prezentaci výsledků.

Abstract:

This bachelor thesis, that was made at the Department of Geoinformatics, Palacky University, deals with possible use of eye-tracking glasses Pupil Core, created by German company Pupil Labs, in cartography and also in other non cartographic fields. Precision of the monitoring glasses, which follow movement of both pupils, is tested not only in suitable conditions, but in unfavourable environment as well. The glasses have front camera that records its surroundings in full resolution, which can later be seen and partially analysed thanks to associated software provided by the manufacturer Pupil Player. Thus the glasses are capable of creating real time recording of the examined element even outside of digital environment of screens. Important part of the thesis is manual for operating the glasses, which is followed by using obtained data for the purpose of analysis. Part of the results are evaluated in competitive program Open Gaze And Mouse Analyser (hereinafter OGAMA). This tool is capable of reading previously formatted text file containing eye trajectory coordinates, together with static image, on which the phenomenon was researched. Results come in form of curves and circular slices, that show the length of eye fixation to a certain spot, which the respondent is interested in. For semi-automated evaluation of data, a program with a simple graphic user interface (hereinafter GUI) was written in the python language, that collects needed information, which is comma separed value (hereinafter CSV), from the native file, makes computational operations, formats the original document and generates entirely new text file, that is suitable for OGAMA analysis. Methods of calibration, focus on use of markers, options of software settings and hardware and software configuration were all tested. Precision of the recording was examined on a small area with numbered points as part of the first case study with 15 respondents of different age, sex and without any major visual defects. In the next application of the glasses, software recognition of 3 different surfaces, was examined as a part of task investigation using atlas, road map and a list of set out tasks with only 5 respondents in Blickshift Analytics software. Purpose of the experiment wasn't acquiring knowledge, but the actual process of working with marked out areas. Other examples of the use of the glasses include a visual assessment of the usability of the glasses in an outdoor environment with a map of the Mohelnicko micro-region, use in a ball game of basketball, and examination of a static object while walking. Previously mentioned manual for use and subsequent analysis of the glasses (which is the main output of this theases), web page, measured data stored in the eye-tracking laboratory of the Department of Geoinformatics, executable file for data conversion PupilCore2OGAMA_DataConverter and graphical poster for the presentation of results can be found among the attachments.

Keywords

eye-tracking, Pupil Core, manuál, skript, analýza

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Stanislav Popelka, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Geography / Geoinformatics and Geography