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Improving Usability and Accessibility of the Web with Eye Tracking

  • The Web is an essential component of moving our society to the digital age. We use it for communication, shopping, and doing our work. Most user interaction in the Web happens with Web page interfaces. Thus, the usability and accessibility of Web page interfaces are relevant areas of research to make the Web more useful. Eye tracking is a tool that can be helpful in both areas, performing usability testing and improving accessibility. It can be used to understand users' attention on Web pages and to support usability experts in their decision-making process. Moreover, eye tracking can be used as an input method to control an interface. This is especially useful for people with motor impairment, who cannot use traditional input devices like mouse and keyboard. However, interfaces on Web pages become more and more complex due to dynamics, i.e., changing contents like animated menus and photo carousels. We need general approaches to comprehend dynamics on Web pages, allowing for efficient usability analysis and enjoyable interaction with eye tracking. In the first part of this thesis, we report our work on improving gaze-based analysis of dynamic Web pages. Eye tracking can be used to collect the gaze signals of users, who browse a Web site and its pages. The gaze signals show a usability expert what parts in the Web page interface have been read, glanced at, or skipped. The aggregation of gaze signals allows a usability expert insight into the users' attention on a high-level, before looking into individual behavior. For this, all gaze signals must be aligned to the interface as experienced by the users. However, the user experience is heavily influenced by changing contents, as these may cover a substantial portion of the screen. We delineate unique states in Web page interfaces including changing contents, such that gaze signals from multiple users can be aggregated correctly. In the second part of this thesis, we report our work on improving the gaze-based interaction with dynamic Web pages. Eye tracking can be used to retrieve gaze signals while a user operates a computer. The gaze signals may be interpreted as input controlling an interface. Nowadays, eye tracking as an input method is mostly used to emulate mouse and keyboard functionality, hindering an enjoyable user experience. There exist a few Web browser prototypes that directly interpret gaze signals for control, but they do not work on dynamic Web pages. We have developed a method to extract interaction elements like hyperlinks and text inputs efficiently on Web pages, including changing contents. We adapt the interaction with those elements for eye tracking as the input method, such that a user can conveniently browse the Web hands-free. Both parts of this thesis conclude with user-centered evaluations of our methods, assessing the improvements in the user experience for usability experts and people with motor impairment, respectively.
  • Das Web ist ein wesentlicher Bestandteil der Transformation unserer Gesellschaft in das digitale Zeitalter. Wir nutzen es zur Kommunikation, zum Einkaufen und für unsere berufliche Tätigkeit. Der größte Teil der Benutzerinteraktion im Web erfolgt über Webseiten. Daher sind die Benutzbarkeit und Zugänglichkeit von Webseiten relevante Forschungsbereiche, um das Web nützlicher zu machen. Eyetracking ist ein Werkzeug, das in beiden Bereichen hilfreich sein kann. Zum einen um Usability-Tests durchzuführen, zum anderen um die Zugänglichkeit zu verbessern. Es kann verwendet werden, um die Aufmerksamkeit der Benutzer auf Webseiten zu verstehen und Usability-Experten in ihrem Entscheidungsprozess zu unterstützen. Darüber hinaus kann Eyetracking als Eingabemethode zur Steuerung einer Webseite verwendet werden. Dies ist besonders nützlich für Menschen mit motorischen Beeinträchtigungen, die herkömmliche Eingabegeräte wie Maus und Tastatur nicht benutzen können. Allerdings werden Webseiten aufgrund von Dynamiken, d. h. wechselnden Inhalten wie animierte Menüs und Bilderkarussells, immer komplexer. Wir brauchen allgemeine Ansätze zum Verständnis der Dynamik auf Webseiten, die eine effiziente Usability-Analyse und eine angenehme Interaktion mit Eyetracking ermöglichen. Im ersten Teil dieser Arbeit berichten wir über unsere Forschung zur Verbesserung der blickbasierten Analyse von dynamischen Webseiten. Eyetracking kann verwendet werden, um die Blicke von Nutzern auf Webseiten zu erfassen. Die Blicke zeigen einem Usability-Experten, welche Teile auf der Webseite gelesen, überflogen oder übersprungen worden sind. Die Aggregation von Blicken ermöglicht einem Usability-Experten allgemeine Eindrücke über die Aufmerksamkeit der Nutzer, bevor sie sich mit dem individuellen Verhalten befasst. Dafür müssen alle Blicke entsprechend des von den Nutzern erlebten Inhalten verstanden werden. Die Benutzererfahrung wird jedoch stark von wechselnden Inhalten beeinflusst, da diese einen wesentlichen Teil des angezeigten Bildes ausmachen können. Wir grenzen unterschiedliche Zustände von Webseiten inklusive wechselnder Inhalte ab, so dass Blicke von mehreren Nutzern korrekt aggregiert werden können. Im zweiten Teil dieser Arbeit berichten wir über unsere Forschung zur Verbesserung der blickbasierten Interaktion mit dynamischen Webseiten. Eyetracking kann verwendet werden, um den Blick während der Nutzung zu erheben. Der Blick kann als Eingabe zur Steuerung einer Webseite interpretiert werden. Heutzutage wird die Blicksteuerung meist zur Emulation einer Maus oder Tastatur verwendet, was eine komfortable Bedienung erschwert. Es gibt wenige Webbrowser-Prototypen, die Blicke direkt zur Interaktion mit Webseiten nutzen. Diese funktionieren außerdem nicht auf dynamischen Webseiten. Wir haben eine Methode entwickelt, um Interaktionselemente wie Hyperlinks und Texteingaben effizient auf Webseiten mit wechselnden Inhalten zu extrahieren. Wir passen die Interaktion mit diesen Elementen für Eyetracking an, so dass ein Nutzer bequem und freihändig im Web surfen kann. Beide Teile dieser Arbeit schließen mit nutzerzentrierten Evaluationen unserer Methoden ab, wobei jeweils die Verbesserungen der Nutzererfahrung für Usability-Experten bzw. für Menschen mit motorischen Beeinträchtigungen untersucht werden.

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Metadaten
Author:Raphael Menges
URN:urn:nbn:de:kola-22050
Referee:Steffen Staab, Andreas Bulling, Dietrich Paulus
Advisor:Steffen Staab
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2021/06/18
Date of publication:2021/07/07
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2021/02/18
Release Date:2021/07/07
Tag:Enhanced Representation; Eye Tracking; GazeTheWeb; Visual Stimuli Discovery; Web
Number of pages:xi, 223
Institutes:Fachbereich 4 / Institute for Web Science and Technologies
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
BKL-Classification:54 Informatik / 54.08 Informatik in Beziehung zu Mensch und Gesellschaft
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