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Estancia investigadora de Diego González Aguilera Visual Attention Lab (Boston, EEUU)

Estancia investigadora de Diego González Aguilera Visual Attention Lab

Diego González Aguilera fue invitado por el “Visual Attention Lab” (Dr. Marc Pomplun) en la Universidad de Massachussetts (Boston, USA) para realizar una estancia de investigación durante 3 meses (Julio-Octubre, 2015). La investigación se centró en el avance en métodos y algoritmos para la conexión entre el seguimiento visual y la fotogrametría. En particular fue propuesta una conexión entre la fotogrametría y los dispositivos de atención visual (Eye Tracker). Más precisamente se han aprovechado de los enfoques y algoritmos fotogramétricos para integrarlos en el flujo de trabajo del seguimiento visual. Para este fin se ha utilizado el método general de la fotogrametría haciendo un paralelismo entre sus pasos principales  y los pasos requeridos por los seguidores de ojos. Como resultado se ha conseguido mejorar la precisión y fiabilidad de las medidas del seguidor de ojos partiendo de su calibración y la determinación de la posición del ojo y consiguiendo el cálculo de las coordenadas del objeto de seguimiento visual (posición de la mirada). Adicionalmente se ha intentado mejorar las aplicaciones actuales realizada en el laboratorio bajo un contexto 2D,  extendiéndolas hacia el seguimiento visual en un entorno 3D.

Entender las bases de la fotogrametría y sus principios implica avanzar en el conocimiento y la comprensión de la visión humana y como somos capaces de percibir la realidad a través de nuestros ojos en tres dimensiones. La adquisición de la realidad a través de los sistemas de visión implica que los rayos de luz (procedentes de fuentes de luz artificial o natural) alcanzan y atraviesan los ojos que son sensibles a la radiación electromagnética en longitudes de onda específicas (espectro visible). Cuando la luz impacta en el ojo atraviesa la córnea, la pupila y el cristalino llegando a la retina donde la energía electromagnética se convierte en impulsos nerviosos que pueden ser interpretados por el cerebro. Estos impulsos abandonan el ojo a través del nervio óptico. En términos fotogramétricos, la zona más importante está localizada en una pequeña zona alrededor de la retina conocida como fóvea. En este lugar toda la luz procedente del campo de vista es enfocada, lo que es equivalente al campo de vista de una cámara fotográfica. Sin embargo, es necesario destacar que aunque el campo de vista de cada ojo de forma individual está comprendido entre los 120º-200º y 130º para el área de superposición (equivalente a los objetivos ojo de pez), la zona efectiva de la retina oscila entre los 40º-60º o incluso menos si tratamos de enfocar pequeños objetos a distancias muy cortas. Por lo tanto, el resto del campo de vista del ojo solo es útil para percibir objetos voluminosos o movimientos. Igualmente, el campo de vista de las cámaras digitales también depende principalmente de dos parámetros geométricos (distancia focal y tamaño del sensor) perfectamente definidos, mientras que para la visión humana su definición es complicada debido a que el ojo humano es curvo y el nivel de detalle decrece a medida que nos alejamos del centro de la fóvea.

La siguiente figura describe la relación entre la geometría del ojo humano con la geometría de las lentes de una cámara.

Estancia investigadora de Diego González Aguilera Visual Attention Lab

Modelo geométrico del ojo humano. (a) Vista exterior y (b) sección transversal del ojo humano con los elementos importantes destacados en rojo. (c) Modelo geométrico del ojo humano con los componentes involucrados en la estimación de la posición ocular.

La siguiente figura  describe algunos de los experimentos desarrollados intentando mejorar la calibración del seguidor ocular y por lo tanto mejorar las medidas de este instrumento (EyeLink 1000).

EyeLink 1000 durante los tests experimentales desarrollados.