Suivi oculaire par webcam ou oculomètre [Avantages et inconvénients]

Suivi oculaire par webcam ou oculomètres : quelle est la meilleure solution ? Découvrez les avantages, les inconvénients et les applications de chaque technologie afin de trouver celle qui correspond le mieux à vos objectifs de recherche.

Les technologies de pointe en matière d’oculométrie utilisent des caméras industrielles hautement performantes capables de détecter la lumière du spectre proche infrarouge, et tirent également parti d’un éclairage actif dans ce spectre. Ces fonctionnalités s’associent pour créer un système d’oculométrie d’une grande précision. Cependant, d’autres options font leur apparition, notamment l’oculométrie par webcam, dont certaines sont appelées à devenir des concurrentes de taille dans un avenir proche. Dans cet article, nous allons explorer l’univers du matériel dédié à l’oculométrie et de l’oculométrie par webcam, ainsi que ce que l’avenir pourrait nous réserver.

Comment fonctionne le suivi oculaire par webcam ?

Un oculomètre classique est un appareil de prise de vue spécialisé, conçu et optimisé pour enregistrer les mouvements oculaires dans toutes les conditions d’éclairage ; il est capable de compenser les mouvements de la tête ainsi qu’un large éventail de variations physiologiques au niveau de la région oculaire.

Le suivi oculaire par webcam n’utilise pas de diodes infrarouges pour capter les reflets cornéens, comme on l’appelle ; il s’agit d’un système de suivi oculaire purement vidéo.

En d’autres termes, l’oculométrie par webcam consiste essentiellement à obtenir des données d’oculométrie à partir d’une caméra « classique », c’est-à-dire une caméra qui détecte la lumière du spectre visible. En effet, nous n’avons réellement besoin ou envie que d’une webcam fonctionnant avec la lumière du spectre visible : une visioconférence dans le spectre du proche infrarouge serait une expérience pour le moins étrange.

Spectre visuel, résolution et contraste

Les webcams, tout comme les caméras intégrées aux appareils grand public, sont conçues pour le spectre visible. Bien que les caméras disponibles dans le commerce soient sans cesse améliorées, l’utilisation de la technologie de suivi oculaire par vidéo présente certaines limites :

• Spectre visible uniquement : aucune utilité de la lumière du spectre proche infrarouge (qui permet à l'algorithme de détecter avec précision la pupille par rapport à l'iris environnant). Les systèmes de suivi oculaire par vidéo reconnaissent les yeux et les pupilles uniquement à partir des flux vidéo, et non grâce à la réflexion cornéenne.  
• Résolution : une webcam classique peut enregistrer jusqu'en HD, mais cela s'accompagne souvent d'un compromis en termes de latence et de fréquence d'images. Une résolution inférieure peut résoudre ce problème, mais le compromis consiste ici à disposer de moins de pixels pour décrire la zone des yeux. Moins de pixels signifie moins d'informations à exploiter pour déterminer la direction du regard, ce qui se traduit au final par une précision et une fiabilité moindres.
• Contraste : comme la webcam dépend entièrement des conditions d'éclairage ambiant, un faible éclairage peut réduire encore davantage la précision, car le contraste est insuffisant pour détecter les mouvements oculaires sur le fond du visage.

Suivi des mouvements oculaires à l’aide d’une webcam

Comment l’algorithme de suivi oculaire de la webcam parvient-il à détecter les yeux et les pupilles sans s’appuyer sur la réflexion cornéenne ? Il y parvient grâce à un processus en quatre étapes qui, en termes simples, se présente comme suit : 

1. Détecter l'emplacement du visage
2. Détecter l'emplacement des yeux sur le visage
3. Détecter l'orientation des yeux gauche et droit
4. Reportez l'orientation des yeux sur le système de coordonnées de l'écran

La plupart des méthodes s’appuient sur un étalonnage pour réaliser la cartographie décrite à l’étape 4. L’étalonnage s’effectue généralement de la même manière que pour l’oculométrie standard : on affiche une série de points d’étalonnage à l’écran et on demande au participant de regarder ces points afin de construire un modèle.

Avantages et inconvénients de l’oculométrie par webcam

Ainsi, les avantages de cette technologie laissent entrevoir la possibilité de faire de l’oculométrie une technologie omniprésente. Il s’agit en effet d’une technologie que tous les appareils équipés d’une caméra intégrée pourraient prendre en charge – ce qui, aujourd’hui, concerne bien sûr la quasi-totalité des ordinateurs personnels et des appareils mobiles.

Dans le domaine de la recherche universitaire et commerciale, il est possible de collecter des données sur l’attention visuelle auprès de n’importe quelle population et de n’importe quel groupe démographique, à moindre coût et rapidement, un peu comme lorsqu’on envoie un sondage en ligne classique.

Toutefois, selon le type de recherche mené, la qualité des données recueillies à l’aide de webcams peut présenter certaines limites. Les recherches principalement universitaires, qui exigent une grande précision, continueront pour l’instant à s’appuyer sur des oculomètres à écran. Dans cette optique, la possibilité de publier des travaux de recherche reflète l’acceptation des outils utilisés par la communauté scientifique. Cela signifie que les méthodes basées sur les webcams nécessitent une plus grande visibilité, une évaluation par les pairs, une assurance qualité, ainsi qu’une attention particulière au recrutement des participants et au taux de réponse afin d’obtenir des résultats scientifiquement valables.

4 solutions logicielles d’oculométrie par webcam (payantes et gratuites)

Si vous souhaitez approfondir vos recherches sur l’oculométrie par webcam, plusieurs options s’offrent à vous, notamment iMotions Online, lancé en 2024 dans le cadre de la gamme de produits iMotions.

iMotions Online – Collecte de données via un navigateur

iMotions Online est notre nouvelle plateforme de collecte de données autonome et entièrement accessible via un navigateur. Les données sont recueillies via l’interface du navigateur et la webcam du participant afin de collecter des données d’oculométrie et d’expressions faciales, qui peuvent également être combinées avec des enquêtes en ligne si l’étude en question le nécessite. Les données sont traitées et analysées dans l’infrastructure cloud d’iMotions, ce qui garantit leur intégrité sans compromettre la fonctionnalité complète et flexible du système. iMotions Online s’appuie sur la dernière version de notre algorithme d’oculométrie par webcam, WebET 3.0, qui est l’algorithme le plus précis et le plus rigoureusement validé du marché. iMotions Online est idéal pour les tests UX/UI évolutifs, les tests d’images et de vidéos, ainsi que pour les études marketing. 

Les options suivantes sont indépendantes d’iMotions et offrent des capacités d’analyse plus limitées :

GazeRecorder – Bureau

GazeRecorder est un logiciel gratuit développé par le chercheur indépendant Szymon Deja. Il s’agit d’une application qui permet de calibrer et d’enregistrer les données d’oculométrie ainsi que le contenu de l’écran. Une fois l’enregistrement terminé, il est possible d’exporter des vidéos et des données brutes.

Webgazer – Navigateur Web

WebGazer est un projet de recherche mené par l’université Brown. Il se distingue par le fait qu’il est développé en JavaScript et permet d’intégrer un système de suivi oculaire dans une page web.

EyeSee

EyeSee est une société belge d’études de marché qui propose des solutions en ligne intégrant l’analyse des expressions faciales.

Progrès réalisés dans le domaine des webcams et des techniques d’oculométrie

Des composants simplifiés, mais utilisant la lumière du proche infrarouge

Avant que The Eye Tribe ne soit rachetée par Facebook, sa mission consistait à développer des algorithmes de suivi oculaire performants capables de fonctionner avec du matériel peu coûteux. Son objectif n’était pas de se contenter des caméras intégrées standard dans les appareils, mais plutôt de démontrer qu’en ajoutant seulement quelques composants matériels supplémentaires, le suivi oculaire performant pouvait se généraliser.

En fin de compte, cela signifiait qu’en plus de la caméra déjà intégrée à un ordinateur portable ou à un téléphone portable, une diode assurant un éclairage actif dans le spectre du proche infrarouge suffirait à garantir la fiabilité nécessaire à un suivi oculaire précis.

Prix réduit

Intel Realsense est une plateforme matérielle abordable, disponible à partir de quelques centaines de dollars, qui permet d’enregistrer dans le spectre infrarouge et fournit une carte de profondeur pour les images. Eyeware est une start-up spécialisée dans l’oculométrie qui a développé des algorithmes de suivi oculaire pour ces plateformes.

Précision – grâce à différentes méthodes

Adhawk propose une toute nouvelle méthode de détection des mouvements oculaires. Au lieu d’utiliser une caméra classique, leur système repose sur un scanner MEMS. L’avantage réside dans le fait que le coût du matériel peut être considérablement réduit, et que cette technologie pourrait permettre d’obtenir des mesures très précises de la position des yeux.

À l’heure actuelle, cette technologie permet principalement une intégration dans un dispositif de type lunettes, ce qui signifie que le suivi oculaire à distance, grâce à l’omniprésence des systèmes basés sur webcam, ne sera pas disponible dans l’immédiat.

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Comparaison entre les oculomètres et les fonctionnalités d’oculométrie par webcam : récapitulatif

Dans ce chapitre, nous avons présenté une comparaison simple entre certaines fonctionnalités clés des oculomètres et des systèmes de suivi oculaire par webcam.

Précision

Oculomètres dédiés :

• Précision : les oculomètres spécialisés sont conçus spécifiquement pour suivre les mouvements oculaires. Ils utilisent souvent des capteurs infrarouges pour détecter la réflexion sur la cornée et le mouvement de la pupille. Cela permet d'obtenir un suivi d'une grande précision et fiabilité.
• Stabilité : ces appareils sont moins sensibles aux facteurs externes, tels que les conditions d'éclairage, ce qui garantit des performances constantes.
• Calibrage : les oculomètres spécialisés sont généralement dotés de procédures de calibrage sophistiquées, garantissant ainsi que le suivi est adapté à chaque utilisateur.

Suivi oculaire par webcam :

• Précision générale : bien que des progrès aient été réalisés, les solutions basées sur une webcam ont tendance à être moins précises que les oculomètres spécialisés. Cela s'explique principalement par le fait que les webcams ne sont pas spécialement conçues pour l'oculométrie.
• Facteurs environnementaux : les solutions utilisant une webcam peuvent être plus sensibles aux variations de luminosité et peuvent nécessiter que l'utilisateur se trouve à une distance ou sous un angle précis par rapport à la caméra.
• Calibrage : bien que le calibrage soit possible avec des solutions utilisant une webcam, il peut ne pas être aussi précis qu'avec des trackers dédiés.

Analyse des données

Oculomètres dédiés :

• Données riches : ces dispositifs de suivi peuvent fournir une multitude de données, notamment des tracés du regard, des cartes thermiques et les trajectoires des saccades. Ces données permettent d'analyser le comportement des utilisateurs de manière très détaillée.
• Intégration logicielle : de nombreux oculomètres spécialisés sont fournis avec un logiciel propriétaire conçu pour une analyse approfondie, ce qui facilite l'interprétation des données par les chercheurs et les professionnels.

Suivi oculaire par webcam :

• Analyse de base : bien que certaines solutions logicielles proposent des cartes thermiques et des graphiques de suivi du regard, les données fournies peuvent ne pas être aussi détaillées ou précises que celles issues de trackers spécialisés.
• Flexibilité : l'un des avantages des solutions basées sur webcam réside dans le fait qu'elles peuvent être intégrées à une grande variété d'applications, compte tenu de l'omniprésence des webcams. Cela peut s'avérer utile pour les développeurs qui souhaitent intégrer des fonctionnalités de base de suivi oculaire dans leurs logiciels.

Recherche et applications professionnelles

Oculomètres dédiés :

• Recherche : dans des domaines tels que la psychologie, les neurosciences et le marketing, la précision des oculomètres spécialisés est inestimable. Ils permettent aux chercheurs d'obtenir des informations détaillées sur l'attention visuelle et les processus cognitifs.
• Applications professionnelles : dans des secteurs tels que les jeux vidéo, les technologies d'assistance et la conception de l'expérience utilisateur (UX), les oculomètres spécialisés offrent un niveau de précision susceptible d'améliorer considérablement le produit final ou l'expérience utilisateur.

Suivi oculaire par webcam :

• Recherche : pour les études préliminaires ou lorsque la haute précision n'est pas une priorité, les solutions basées sur une webcam peuvent constituer une alternative économique.
• Applications professionnelles : Dans les cas où l'oculométrie de base peut améliorer l'expérience utilisateur – comme dans certains jeux vidéo ou sur certaines plateformes d'apprentissage en ligne –, des solutions basées sur une webcam peuvent être intégrées sans nécessiter de matériel supplémentaire.

Si les oculomètres spécialisés offrent une précision et des capacités d’analyse des données supérieures, les solutions d’oculométrie basées sur webcam constituent une option plus accessible et plus flexible pour certaines applications. Le choix entre les deux dépend en grande partie des exigences spécifiques de la tâche à accomplir. À mesure que la technologie continue d’évoluer, on peut s’attendre à de nouvelles améliorations tant pour les solutions d’oculométrie spécialisées que pour celles basées sur webcam.

Conclusion

En fin de compte, quelle que soit la méthode choisie, l’utilité des différents types d’eye tracking dépend de l’usage qui en sera fait. Si l’objectif est de déterminer où un participant a posé son regard sur une partie spécifique de l’écran, les méthodes basées sur une webcam peuvent tout à fait répondre à ce besoin. Des domaines tels que le neuromarketing, les tests UX/UI et les tests vidéo et d’images peuvent grandement bénéficier de l’utilisation de l’oculométrie par webcam. Cependant, si une résolution spatiale ou temporelle plus élevée est requise, les oculomètres infrarouges seront indispensables. 

Comme pour toute technologie, le meilleur reste à venir. Les futures intégrations matérielles et logicielles deviendront de plus en plus sophistiquées et commenceront à rivaliser avec les oculomètres spécialisés. À l’heure actuelle, selon nous chez iMotions, l’oculométrie par webcam est en passe de devenir une option tout à fait viable pour certains types de recherche et de collecte de données.

C’est notamment dans les domaines où la collecte de données porte sur des images, des vidéos ou des sites web que l’eye tracking par webcam peut considérablement accélérer la réalisation d’une étude. À l’heure actuelle, les entreprises peuvent tirer parti de l’eye tracking par webcam pour obtenir des informations plus approfondies et plus fréquentes, ce qui permet d’accélérer le développement de produits et d’optimiser les stratégies marketing. Dans le domaine universitaire, l’eye tracking par webcam peut constituer un outil pédagogique puissant pour enseigner l’eye tracking en particulier, et le comportement humain en général.  

Nous espérons que cette présentation de l’eye tracking par webcam vous aura été utile. Si vous souhaitez en savoir plus sur les détails de l’eye tracking, téléchargez notre guide complet et gratuit ci-dessous ou contactez-nous si vous souhaitez en savoir plus sur iMotions et nos solutions d’eye tracking.