ZASTOSOWANIE OKULOMETRII W BADANIACH STANU UWAGI WZROKOWEJ

Analiza ruchu gałek ocznych jest możliwa za pomocą nowoczesnych przyrządów okulometrycznych. Na podstawie zmierzonych przez nie położeń gałki ocznej w lokalnym układzie odniesienia, którego środek stanowi na przykład środek obserwowanej sceny można zidentyfikować obszary zainteresowania wzrokowego (Area of Interest). Na ich podstawie możliwe jest wykreślenie „map cieplnych” ukazujących całkowitą długość czasu fiksacji wzroku w analizowanym obszarze. Urządzenia te umożliwiają wydzielenie z ruchu oczu sakad i fiksacji, jednak najczęściej z rozdzielczością 30 Hz. Taka rozdzielczość nie daje gwarancji zidentyfikowania wszystkich wykonanych ruchu oczu. Dopiero użycie urządzenia

o większej rozdzielczości (np. 0,5 kHz) umożliwia zarejestrowanie ruchu gałek ocznych bez pominięcia ruchów śledzących oczu, dryfów czy mikrosakad. Istotnym zagadnieniem w analizie ruchu gałek ocznych w płaszczyźnie pionowej jest rejestrowanie mrugnięć powiek przez urządzenia o wysokiej rozdzielczości. Wówczas dochodzi do przesunięcia współrzędnych gałki w osi pionowej. Nie zawsze jednak można z całą pewnością stwierdzić, że w czasie mrugnięcia powieką obserwator rzeczywiście nie zmienił punktu fiksacji wzroku.

W związku z tym należy ostrożnie interpretować takie punkty w kontekście AOI.

W celu określenia niezbędnego pola widoczności wolnego od reklam autor proponuje zastosowanie metodyki badawczej zbliżonej do zastosowanej w badaniach obciążenia uwagi kierowcy związanego z ukształtowaniem i wyposażeniem drogi z mostem [12].

We wspomnianych badaniach na czterech odcinkach dróg o zróżnicowanym ukształtowaniu w planie i przekroju podłużnym, a także zróżnicowanym przekroju poprzecznym dokonano rejestracji ruchu gałek ocznych systemem okulometrycznym. Badania odbywały się w warunkach laboratoryjnych, podczas obserwacji wyżej wymienionych odcinków drogi na ekranie kolejno przez 10 osób. Ruchy oczu rejestrowano za pomocą urządzenia o rozdzielczości 1 kHz. Zadaniem uczestników badań była obserwacja prezentowanego obrazu drogi tak, jak w czasie normalnej jazdy samochodem. Na rys. 4 można pokazano zarejestrowaną częstotliwość ruchów sakadycznych na odcinkach oznaczonych „Ji”, „Wi”,

„Zi” i „Li” (gdzie i oznacza numer subodcinka).

Wyniki pomiarów uśredniano na poszczególnych segmentach i odniesiono je do czasu pokonywania odpowiedniego wycinka drogi, posługując się wielkością natężenia sakad.

Następnie poszukiwano związku natężenia sakad z będącymi w polu widzenia elementami drogi, by zaproponować algorytm szacowania zmian natężenia sakad na etapie projektowania drogi. Użyto zmiennych charakteryzujących przebieg sytuacyjny i wysokościowy drogi, jakość widoczności, charakterystykę przekroju poprzecznego oraz położenie elementów wyposażenia. Zmienne te na długości każdego analizowanego wycinka drogi przyjmują wartość 0 lub 1, a zmiana którejkolwiek z nich oznacza przejście na kolejny wycinek o jednorodnych cechach. Do prognozowania natężenia sakad posłużono się metodą regresji wielokrotnej, uwzględniającej równocześnie wiele czynników i zachodzących między nimi interakcji.

Ostatecznie otrzymano następującą postać równania regresji (1):

ZP W – widoczność powierzchni nawierzchni (wartość 1 gdy ograniczona, 0 gdy dobra),

SM – pierwszy wycinek, z którego most jest widoczny (1 gdy jest widoczny, 0 gdy nie), Pul – pobocze utwardzone lewostronne (1 gdy jest, 0 gdy nie ma),

Pup – pobocze utwardzone prawostronne (1 gdy jest, 0 gdy nie ma),

BLd – bariera lewostronna „daleko” (1 gdy jest przy zewnętrznej krawędzi pobocza, 0 gdy nie ma lub jest przy krawędzi jezdni),

BPd – bariera prawostronna „daleko” (1 gdy jest przy zewnętrznej krawędzi pobocza, 0 gdy nie ma lub jest przy krawędzi jezdni),

BLb – bariera lewostronna „blisko” (1 gdy jest blisko, 0 gdy daleko lub nie ma), BPb – bariera prawostronna „blisko” (1 gdy jest blisko, 0 gdy daleko lub nie ma),

PB – wycinek z przeszkodą boczną (chodnik, odcinek początkowy bariery na przedłużeniu utwardzonego pobocza - 1 gdy jest przeszkoda, 0 gdy nie ma),

BLZ – bariera lewostronna zasłania część jezdni (1 gdy zasłania, 0 gdy nie), BPZ – bariera prawostronna zasłania część jezdni (1 gdy zasłania, 0 gdy nie),

ZP – pierwszy wycinek, z którego przeszkoda boczna jest widoczna (1 gdy widoczna, 0 gdy nie).

Obliczone lub zmierzone (w przypadku istniejącej drogi) natężenie sakad można porównać z wartościami natężeń na wycinkach wzorcowych. W przeprowadzonych badaniach jako wzorce odcinków bez mostu zaproponowano wycinki J1 i J2, gdzie oś drogi była linią prostą, nie było łuku pionowego, utwardzonych poboczy i elementów wyposażenia.

Na tych wycinkach średnie natężenie sakad u uczestników badań wynosiło około 2,0.

Jako kryterium poprawności ukształtowania i wyposażenia analizowanych odcinków drogi proponuje się wartość natężenia sakad "2". Niespełnienie powyższych kryteriów mogłoby uzasadniać zmianę ukształtowania i/lub wyposażenia drogi. Należy jednak zaznaczyć, iż zaproponowane kryteria powinny być zweryfikowane na większej próbce badawczej.

Rysunek 4. Zmiana aktywności sakadycznej u 10 kierowców podczas obserwacji 4 odcinków dróg podzielonych na mniejsze pododcinki.

4. PODSUMOWANIE

Nowoczesne projektowanie i utrzymanie dróg powinno respektować fizyczne możliwości organizmu ludzkiego w tym szczególnie percepcji wzrokowej. Obecnie w systemie człowiek-pojazd-droga to człowiek jest największym ograniczeniem. Aby rozpoznać uwarunkowania i ograniczenia ludzkiej percepcji konieczne jest prowadzenie badań terenowych lub symulacyjnych z użyciem urządzeń do pomiaru reakcji człowieka, w tym do obserwacji ruchu gałek ocznych. Na podstawie ich analizy można wyodrębnić miejsca na drodze trudne w postrzeganiu, a być może decydujące o bezpieczeństwie ruchu drogowego. Dobór odpowiedniego sprzętu daje możliwość analiz na różnym poziomie – od lokalizacji punktów fiksacji wzroku do detalicznej analizy sakad i fiksacji, umożliwiającej opisanie stanu uwagi wzrokowej modulowanej przez bodźce wzrokowe pozyskiwane przez kierowcę na długości analizowanego odcinka drogi. Badania w tym kierunku powinny obejmować na przykład wpływ reklam, zadrzewienia, ekranów akustycznych, odliczników czasu i innych nowoczesnych urządzeń będących w polu widzenia kierowcy koncentrującego się na obserwacji drogi, na stan uwagi wzrokowej i jej zaburzenia.

W rejonie skrzyżowań, przejazdów, przejść, szkół, łuków z ograniczeniem widoczności i w innych lokalizacjach, gdzie w szczególny sposób uwaga wzrokowa powinna być skupiona na drodze i jej oznakowaniu, nie powinny być umieszczane urządzenia i instalacje nie związane z dostarczaniem kierowcy potrzebnej informacji angażujące uwagę wzrokową kierowcy. Sformułowanie konkretnych odległości od jezdni może nie dawać zamierzonego efektu - każdą lokalizację należy rozpatrywać indywidualnie. Być może zaproponowane i prowadzone aktualnie badania, wraz z wynikami innych metod badawczych, w niedługiej przyszłości umożliwią sformułowanie jednoznacznych wymagań co aranżacji przestrzeni wokół drogi, przyjaznej i ergonomicznej dla kierowców.

Piśmiennictwo

[1] Sternberg R.J.: Psychologia poznawcza, WSiP Warszawa 2001.

[2] Malawski M., Ober J., Czynność okoruchowa jako wskaźnik przydziału świadomej uwagi w trakcie realizacji zadania lotniczego, XIII Konferencja Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej 2003, tom II – Biopomiary, .

[3] Ober J.K., Ober J.J., Gryncewicz W., Dylak J., Balcer M., Pałeczka D.: Monitorowanie parametrów psychofizjologicznych operatora systemu - multisensor "Jazz", XII Krajowa

"Konferencja Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna", PAN, Warszawa 2001

[4] Mourant R., Feng-Ji Tsai, tala Al.-Shihabi, Jaeger B., Divided Attention Ability of Young and Older Drivers, Virtual Environments Laboratory, Department of Mechanical, Industrial and Manufacturing Engineering Northeastern University, internet: www-nrd.nhtsa.dot.gov.

[5] Sodhi M., Reimer B., Cohen J., Vastenburg E., Kaars R.: On - Road Driver eye Movement Tracking Using Head - Mounted Devices, internet: www.ime.uri.edu.

[6] McCarley J., Vais M., Pringle H., Kramer A., Irwin D., Strayer D., Conversation disrupts visual scanning of traffic scenes, internet: www.psych.utah.edu.

[7] Strayer D., Johnston W.: Driven to Distraction: Dual - Task Studies of of Simulated Driving and Conversing on a Cellular Telephone, Psychological Science Nr 12/2001, American Psychological Society, 2001.

[8] Strayer D., Drews F., Albert R., Johnston W.: Why do Cell Phone Conversations Interfere with Driving?, Department of Psychology, University of Utah, Salt Lake City, USA, internet: www.psych.utah.edu.

[9] Gaca S., Suchorzewski W., Tracz M.: Inżynieria ruchu drogowego. Teoria i praktyka.

Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2009

[10] Maltz M., Shinar D., Eye Movements of Younger and Older Drivers, Human Factors vol. 41, str. 15-25, internet: static.highbeam.com.

[11] Recarte M., Nunes L.: Effects of verbal and spatial - imagery tasks on eye fixatioons while driving, Journal of Experimental Psychology: Applied Vol. 6,nr 1, American Psychological Associaton 2000.

[12] Bichajło L.: Wpływ ukształtowania i wyposażenia mostu z dojazdami na percepcję wzrokową kierowców, praca doktorska, Politechnika Warszawska 2005.

VISUAL ROAD OBSERVATION AND ASSOTIATED VISUAL ATTENTION