ETracker – Eye-tracker para aplicações em leitura

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segunda-feira, 18 d novembro d 2013
Por Camilo Rodegehri Mendes dos Santos, Coop13

Esse post descreve o trabalho de formatura desenvolvido por Adriana Matsubara e Camilo Rodegheri Mendes dos Santos, alunos do Curso de Engenharia de Computação Cooperativo (2013), orientados pelos professores Antônio Mauro Saraiva e Ronald Ranvaud. Tema: Desenvolvimento de eye-trackers para aplicações em leitura.

 

1. Objetivo

Nosso projeto visa o desenvolvimento de equipamento para rastreamento do olhar com características funcionais adequadas para pesquisa em detecção de dificuldades de leitura em crianças.

Atualmente não existe nenhum dispositivo no mercado internacional especificamente para esse fim. Os dispositivos atuais geralmente são previstos para uso em adultos e para utilização genérica em laboratório, além de terem um altíssimo custo. Buscamos desenvolver um eye-tracker móvel, de baixo custo, ajustável para o tamanho de uma criança e com precisão suficiente para a avaliação de leitura em uma tela de computador.

2. Motivação

Durante o aprendizado da leitura, começamos a associar símbolos com sons, conjuntos de sons com palavras, palavras com objetos e ideias. Tendo o domínio dela, somos capazes de entender textos mais complexos escritos por outras pessoas e, por meio disso, adquirimos e trocamos o conhecimento necessário para formar e expressar nossas próprias ideias e opiniões.

Tendo esse cenário em mente, vemos que problemas no processo de leitura podem impactar em muito nosso desenvolvimento cognitivo e retardar nosso aprendizado. A nossa proposta é desenvolver uma solução com a finalidade de apontar indícios de dificuldades de leitura com base nos padrões de movimentos dos olhos, desenvolvendo eye-trackers especificamente para esse fim.

3. Aspectos conceituais

3.1  Eye-Trackers

Rastreadores do olhar, ou eye-trackers, são dispositivos que indicam a direção do olhar de uma pessoa em função do tempo, enquanto ela realiza uma tarefa. Com essa informação é possível identificar, compreender e diagnosticar dificuldades encontradas na realização da tarefa.

A tarefa de leitura, quando analisada sob a óptica do comportamento do olhar, apresenta informações sobre o processamento cognitivo subjacente e fornece dados sobre o desempenho do individuo quanto a sua capacidade de compreender os símbolos lidos, etapa fundamental para o aprendizado.

3.2. Vídeo-Oculografia em infravermelho

Dentre as técnicas existentes para rastreamento do olhar nosso trabalho é baseado na medição por vídeo com utilização de luz infravermelha, também chamado de vídeo-oculografia em infravermelho.

Essa técnica tem concentrado a maior parte dos esforços de pesquisa no desenvolvimento de rastreadores do olhar, graças à sua característica não invasiva, à boa resposta do olho em termos de contraste quando iluminado por luz infravermelha e, sobretudo, ao aumento do poder computacional nos últimos anos, amparando o surgimento de algoritmos de detecção cada vez mais sofisticados.

Para este tipo de rastreamento utiliza-se uma câmera para captação da imagem do olho, que pode ser fixa à distância ou anexada aos óculos portados pelo usuário. Obtida a imagem do olho, é realizado um processamento de imagem para a detecção da posição do olho e de seus elementos, especialmente a pupila e os reflexos especulares ou reflexos de Purkinje (glints). Este processamento pode tanto detectar o limbo do olho, através do contraste entre a esclera (o branco do olho) e o escuro da íris, como também pode detectar a fronteira entre a íris e a pupila.

4. Projeto e Execução

O projeto compreende a construção e integração de três componentes: o hardware do eye-tracker, o software de rastreamento e o software de experimento.

Para o hardware iniciamos experimentando uma solução do projeto Pupil-MIT (Figura 1), que apresentou limitações. Posteriormente, partimos para uma solução própria, construída com o auxílio de impressão 3D, a fim de lhe conferir maior grau de adaptabilidade a anatomias diversas (Figura 2).

O software de rastreamento, denominado EGaze, foi desenvolvido durante o estágio do integrante Camilo Rodegheri na IT University of Copenhagem (Figura 3).

A terceira e última parte consiste em um experimento para avaliação de capacidade de leitura, cujo protocolo experimental foi desenvolvido com o auxílio do co-orientador Prof. Ronald Ranvaud, utilizando o software livre PsychoPy (Figura 4).

5. Resultados

Realizamos testes de calibração e utilização e os resultados de operação e precisão são compatíveis com eye-trackers comerciais. A velocidade de processamento superou em 5x alguns softwares de rastreamento de código livre.

Foram realizados registros de leitura no Laboratório de Fisiologia do Comportamento – ICB-USP que ilustram como a leitura é pontuada por fixações, deslocamentos e retornos (Figura 5). Em análise posterior essas medidas permitem avaliar quantitativamente o desempenho na tarefa de leitura, contabilizar as dificuldades encontradas e observar padrões de leitura característicos em quadros de dislexia, autismo, entre outros.

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Um Comentário para “ETracker – Eye-tracker para aplicações em leitura”

  1. Stanley Teixeira

    Boa noite!

    Trabalho em um projeto de eye-tracker associado a leitura e gostaria de entrar em contato com os autores deste estudo. Por acaso vocês teriam os contatos de Adriana Matsubara e Camilo Rodegheri Mendes dos Santos?

    Muito obrigado!

    Stanley Teixeira
    Doutorando PUC-SP / TIDD

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    #1305

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