Caractéristiques techniques de l`oculomètre (Dr Bouis)

DOCUMENT TECHNIQUE POUR
UTILISER LE SYSTEME
OCULOMETRIQUE (DR BOUIS)
Thierry Baccino
Laboratoire de Psychologie Expérimentale
24, Av. Des Diables Bleus
06357
NICE
TABLE DES MATIERES
1.
Caractéristiques techniques de l’oculomètre (Dr Bouis)....................................... 2
1.1. Principe de fonctionnement: ................................................................................ 2
2. Utilisation de l’oculomètre en Psychologie Cognitive............................................ 3
1.2. Calibrage ........................................................................................................................ 3
1.3. Dispositif expérimental développé au LPEQ ................................................................. 4
1.4. Logiciels d’analyse des mouvements des yeux.............................................................. 5
1. Caractéristiques techniques de l’oculomètre (Dr Bouis)
Taille du champ visuel enregistré:
30° sur l’axe horizontal (environ 35 cm).
20° sur l’axe vertical (environ 23 cm).
Résolution spatiale:
1 à 5 mn d’arc.
Résolution temporelle:
4 Khz.
Voltage de sortie:
+/- 15 Volts.
1.1. Principe de fonctionnement:
Le système comporte une unité centrale contenant l’électronique et un bloc
optique contenant les différents miroirs et le faisceau infrarouge. Le principe de
fonctionnement consiste à envoyer sur la pupille une lumière infrarouge émise
par un ensemble de diodes. En retour, la lumière infrarouge réfléchie par la
cornée passe au travers d’une lentille et dessine sur le détecteur optique une
image infrarouge complète de l’œil. Le signal de sortie du détecteur est ensuite
amplifié afin de calculer la position du centre de gravité de la lumière sur l’image.
La position de ce centre de gravité dépend de la position de l’œil. Trois différentes
intensités lumineuses peuvent être émises en retour par l’œil en fonction de la
zone de réflexion du rayon: l’intensité la plus forte est émise par la sclère blanche
(partie blanche de l’œil), une intensité moins importante provient de l’iris et
l’intensité la plus basse est émise par la pupille.(voir figure1).
Figure 1: Le schéma indique le centre de gravité de la lumière (X). Ce centre se
déplace en sens opposé à celui de l’œil et sa position est corrigée linéairement par
rapport à la position de l’œil. A partir du signal de sortie du détecteur la position
est calculée à la fois horizontalement (X) et verticalement (Y).
2. Utilisation de l’oculomètre en Psychologie Cognitive.
L’enregistrement des mouvements des yeux à des fins expérimentales (lecture,
inspection d’écrans, évaluation d’Interfaces H/M,...) nécessite un calibrage précis
de l’appareil et le développement de logiciels d’analyse spécifiques pour rendre
compte des différents événements oculaires.
1.2.
Calibrage
Objectifs :
• Positionner exactement le rayon infrarouge au centre de la pupille.
• Réduire tout mouvement parasite (par exemple de la tête) susceptible de
dévier le rayon.
Deux types de calibrage sont requis:
•
Calibrage physique:
Il consiste à positionner le rayon infrarouge au centre de la pupille au moyen
d’une lumière témoin (rouge).
• Calibrage électronique:
Le calibrage électronique a pour but d’ajuster l’enregistrement de la position des
yeux par rapport à des positions prédéfinies du plan des stimuli. Il s’agit de fixer
successivement des points (croix) apparaissant à égale distance sur l’écran. Ces
points dessinent la grille de calibrage. La grille de calibrage comporte
habituellement 5 points pour une inspection visuelle uniquement horizontale
(une seule ligne de texte par exemple) et 9, 12 ou 15 points pour un calibrage bidimensionnel (texte de plusieurs lignes, image ou vidéo) selon le degré de
précision requis. Les points apparaissent dans un ordre aléatoire. Le calibrage a
lieu au début de l’expérience et est ensuite lancé automatiquement en cours
d’expérience lorsque la position de l’œil a trop dérivée par rapport à la position
prédéfinie (contrôle automatique). Les valeurs enregistrées lors du calibrage
(coordonnées de l’œil sur les positions prédéfinies) sont utilisées lors de l’analyse
des données pour projeter géométriquement la position de l’œil à chaque instant
dans le plan des stimuli.
1.3.
Dispositif expérimental développé au LPEQ
Le système est géré par deux ordinateurs Pentium III synchronisés entre
eux (via une connexion parallèle). Un ordinateur est chargé d’effectuer la
présentation des stimuli (Ordinateur A) alors que l’autre (Ordinateur B) stocke
les données oculométriques en temps réel (toutes les millisecondes) après une
conversion du signal par une carte Analogique/Digitale (12 bits – LabPC+
[National Instruments]) (voir figure 2). les valeurs (exprimées en microvolts) sont
stockées dans un fichier informatique pour les traitements ultérieurs. Les
données oculométriques correspondent aux positions (X et Y) du signal
échantillonné à intervalle constant. La présentation des stimuli (mot, phrase,
texte, image..) peut s’effectuer indépendamment de l’enregistrement des
mouvements des yeux ou bien être déterminée directement par la position du
regard (présentation contingente).
Figure 2: Schéma du dispositif expérimental d’enregistrement oculaire élaboré au
LPEQ.
1.4.
Logiciels d’analyse des mouvements des yeux
L’analyse logicielle des données de l’oculomètre est faite à l’aide de deux modules
indépendants : FIXPLOT et TXTPLOT.
! FIXPLOT est dédié aux opérations de recalibrage et de réduction des données
oculaires. La phase de réduction consiste à déterminer dans le flot de données
enregistrées chaque milliseconde les séquences de fixations/saccades. Ce
module comprend également une interface graphique qui permet de
représenter les données oculaires (programme traces). (Illustration figure 3 et
figure 4)
Caractéristiques techniques:
• Détecte des saccades de 0.1° (environ 4 pixels).
1
2
3
4
5
Figure 3: Procédure de traitement des données oculaires enregistrées lors de la
lecture d’une phrase et réalisée par le logiciel FIXPLOT.
1. Phrase initiale
2. Grilles de calibrage en 5 points
3. Recalibrage des données en fonction des 2 grilles de calibrage (Projection).
4. Réduction des données en séquences de fixations oculaires.
5. Projection des fixations oculaires sur la phrase initiale.
Figure 4: Représentation graphique des fixations et saccades sur l’axe horizontal
(voie X) et sur l’axe vertical (voie Y) en fonction du déplacement du regard (axe
des ordonnées) et du temps (axe des abscisses).
! TXTPLOT est plus particulièrement chargé de l’analyse spatio-temporelle
des séquences de fixations/ saccades détectées par FIXPLOT. (Illustration
figure 4). Il permet de déterminer les fixations progressives et régressives, la
probabilité de refixations et un certain nombre de variables oculaires qui sont
utilisées pour l’analyse statistique du comportement.
Exemple :
Le journaliste filmait / l’amie du sénateur / qui s’était suicidé la veille.
Segment1
Segment2
Segment 3
Notation:
Seg1.1
Seg2.1
Seg3.1
Label
Fichier
1_0_0_1
1_0_0_1
1_0_0_1
2_0_0_1
2_0_0_1
2_0_0_1
3_0_0_1
3_0_0_1
3_0_0_1
2_0_0_2
2_0_0_2
2_0_0_2
1_0_0_2
1_0_0_2
1_0_0_2
3_0_0_2
3_0_0_2
3_0_0_2
# Seg.Lig
Seg1.1
Seg2.1
Seg3.1
Seg1.1
Seg2.1
Seg3.1
Seg1.1
Seg2.1
Seg3.1
Seg1.1
Seg2.1
Seg3.1
Seg1.1
Seg2.1
Seg3.1
Seg1.1
Seg2.1
Seg3.1
Fix. 1st Pass
N
M.
Σ
2nd Pass
N
Σ
Fix. Progr.
N
Σ
Fix. Regr.
N
Σ
10
11
12
10
11
9
10
12
9
7
7
4
11
9
4
7
6
8
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
10
8
9
8
6
8
7
6
7
7
4
9
9
4
6
6
6
4
1
4
1
3
3
2
5
3
0
0
0
2
0
0
1
0
2
2140
2390
3150
2085
2895
1975
1685
1930
1410
1875
1975
1280
2785
2245
1610
1705
1840
1630
214.00
217.27
262.50
208.50
263.18
219.44
168.50
160.83
156.67
267.86
282.14
320.00
253.18
249.44
402.50
243.57
306.67
203.75
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
N = Nombre de fixations.
Σ = Durée totale des fixations
M = Durée moyenne des fixations.
Les durées sont données en Millisecondes
NB: Les 2nd pass sont également appelées réinspections.
1435
2195
1435
1860
2360
1280
1445
1305
915
1875
1975
1280
2510
2245
1610
1470
1840
1305
705
195
1715
225
535
695
240
625
495
0
0
0
275
0
0
235
0
325