Bartosz Muczy"ski, Maciej Gucma
Akademia Morska w Szczecinie
WYKORZYSTANIE OKULOGRAFU
W WARUNKACH SYMULACYJNYCH
NA PRZYK0ADZIE SYMULATORA MOSTKA
NAWIGACYJNEGO
RGkopis dostarczono: luty 2014
Streszczenie: Metody okulograficzne sN powszechnie uPywane do badaR w symulatorach lotniczych i
samochodowych. JednoczeSnie, ze wzglGdu na problemy metodologiczne przy zastosowaniu okulografów przenoSnych, techniki te sN bardzo rzadko wykorzystywane do badaR na wielozadaniowych symulatorach mostka nawigacyjnego. Autorzy postulujN, Pe dane okulograficzne mogN zostaW wykorzystane do poprawy ergonomii nie tylko samego mostka ale takPe interfejsów urzNdzeR nawigacyjnych. Dodatkowo, dajNc wglNd w szczegóYy procesów decyzyjnych i sposobu analizy dostGpnych danych, mogN zostaW wykorzystane do usprawnienia procesu szkolenia oraz badaR nad wpYywem stresu i zmGczenia na proces prowadzenia nawigacji. ArtykuY przedstawia badania przeprowadzone z zastosowaniem przenoSnego okulografu na wielozadaniowym symulatorze mostka nawigacyjnego. Symulowana sytuacja wymaga od oficera natychmiastowego i zdecydowanego dziaYania przy wykorzystaniu posiadanej wiedzy na temat statku i poprawnej interpretacji dostGpnych danych nawigacyjnych. Celem badania byYo opracowanie podstaw metodologicznych oraz wskazanie istotnych róPnic w charakterystykach okulograficznych miGdzy nawigatorami o róPnym poziomie doSwiadczenia. Zastosowanie techniki Semantic Gaze Mapping pozwoliYo na peYna analizG danych bez koniecznoSci wykonywania Pmudnej analizy poklatkowej.
S3owa kluczowe: eye tracking, analiza danych okulograficznych, czynnik ludzki
1. EYE TRACKING
Okulografia (ang. Eye tracking) jest to metoda badawcza, wykorzystujNca zestaw technik do okreSlenia poYoPenia i ruchów gaYek ocznych badanej osoby. PodstawN dziaYania wiGkszoSci okulografów sN kamery skierowane bezpoSrednio na gaYki oczne, rejestrujNce obraz z wysokN czGstotliwoSciN. Odpowiednia kalibracja oraz specjalistyczne oprogramowanie pozwala nanieSW zebrane informacje na obraz referencyjny bNd] nagranie referencyjne. Dwa podstawowe rodzaje informacji, jakie kaPdy okulograf jest w stanie uzyskaW to tzw. fiksacje oraz sakkady [3].
w którym oko ludzkie pozostaje w bezruchu – skupia siG na konkretnym punkcie, tzw. punkcie fiksacji. W rzeczywistoSci jest ona zYoPeniem trzech ruchów majNcych za zadanie utrzymaW gaYkG ocznN skupionN na pojedynczym punkcie [8]. Fiksacje wiNPe siG bezpoSrednio z uruchomieniem procesów kognitywnych, tzn. sN to momenty, w których czYowiek interpretuje bNd] analizuje informacje z obszaru, na którym siG skupiY. Fiksacje pozwalajN takPe wyznaczyW moment zakoRczenia etapu przeszukiwania bNd] poszukiwania konkretnej informacji. Zebrane dane okulograficzne dajN moPliwoSW jakoSciowej oraz iloSciowej analizy fiksacji. Analiza jakoSciowa obrazuje przede wszystkim analizG obszarów, na których wzrok badanej osoby skupiaY siG najczGSciej oraz które byYy przez badanego pomijane. DziGki tym danym moPliwe staje siG utworzenie tzw. map cieplnych (ang. Heat map) bNd] map skupienia (ang. Focus map). Seria fiksacji tworzy SciePkG (ang. Scan path) pozwalajNcN na analizG kolejnoSci informacji, jakie byYy poszukiwane i analizowane w trakcie wykonywania konkretnego zadania.
Analiza iloSciowa skupia siG przede wszystkim na okreSleniu iloSci fiksacji, czasu ich trwania oraz czGstotliwoSci. Dane te moPna wykorzystaW przede wszystkim w analizie porównawczej uczestników badania, korzystajNc z powszechnej interpretacji wiNPNcej wiGkszoSW iloSW fiksacji i wyPszN ich czGstotliwoSW z wyPszym poziomem obciNPenia psychicznego [9]. JednoczeSnie czas trwania fiksacji wiNPe siG bezpoSrednio z czasem potrzebnym na analizG informacji wzrokowej.
Sakkady (ang. Saccades) sN to szybkie, mimowolne, trwajNce okoYo 30 – 120 ms., ruchy gaYek ocznych pomiGdzy fiksacjami. W przeciwieRstwie do fiksacji, ruch sakkadyczny nie jest bezpoSrednio powiNzany z procesem kognitywnym – w czasie sakkad informacja wzrokowa nie jest interpretowana przez mózg. PoddajNc analizie iloSW, czas trwania oraz czGstotliwoSW sakkad moPna okreSliW jak dYugo osoba badana przeszukiwaYa pole widzenie w poszukiwaniu konkretnej informacji. Przyjmuje siG takPe, Pe zwiGkszony poziom stresu oraz zdenerwowania wiNPe siG ze zwiGkszeniem intensywnoSci sakkad [6].
WiGkszoSW wspóYczesnych okulografów umoPliwia pomiar dodatkowych charakterystyk ocznych, w tym Srednicy ]renicy oraz iloSci, czasu i czGstotliwoSci mrugniGW. SN to dodatkowe wska]niki pozwalajNce na okreSlenie obciNPenia psychicznego, intensywnoSci procesów kognitywnych oraz poziomu stresu osoby badanej.
Zastosowanie tej techniki pozwala na obiektywnN ocenG ergonomii poszczególnych interfejsów [1] oraz na analizG przebiegu procesu decyzyjnego [4], wYNczajNc w to obciNPenie psychiczne i poziom stresu [10].
2. METODA BADA7
Badane osoby podzielono na trzy grupy, ze wzglGdu na posiadane doSwiadczenie:
" Grupa 1: trzech kapitanów, mGPczyzn, Srednia wieku m = 51, k = 6.2, z minimum 7-letnim doSwiadczeniem na stanowisku kapitana.
" Grupa 2: czterech oficerów wachtowych, mGPczyzn, Srednia wieku m = 27.5, k = 0.8, z minimum 2-letnim doSwiadczeniem na stanowisku trzeciego oficera.
" Grupa 3: trzech studentów ostatniego roku studiów, mGPczyzn, Srednia wieku: m = 21, z których kaPdy odbyY minimum póYrocznN, samodzielnN praktykG na statkach morskich.
naden z uczestników nie posiadaY wady wzroku, nie korzystaY ze szkieY kontaktowych ani z okularów w trakcie eksperymentu.
CaYoSW badaR zostaYa przeprowadzona na wielozadaniowym symulatorze mostka nawigacyjnego znajdujNcego siG w Centrum InPynierii Ruchu Morskiego na Akademii Morskiej w Szczecinie. Symulator funkcjonuje w oparciu o system Polaris firmy Kongsberg Maritime AS, posiadajNcy certyfikacjG w zakresie szkolenia zaYóg statków zgodnie z wymogiem miGdzynarodowej konwencji STCW – Standards of Training, Certification and Watchkeeping. Oprogramowanie symulatora pozwala na tworzenie wYasnych modeli statków, akwenów oraz scenariuszy, które sN wykorzystywane do badaR oraz w szkoleniu kadry oficerskiej. GYówny mostek symulatora, na którym zostaYy przeprowadzone badania, wyposaPony jest w zestaw standardowych urzNdzeR nawigacyjnych spotykanych na rzeczywistych statkach handlowych, tj: radar, mapa elektroniczna ECDIS, ster, autopilot, conning (rys. 1).
! !
Rys. 1. Widok symulatora wraz z wyró]nionymi obszarami zainteresowaR: 1 – conning, 2 – radar, 3 – urzNdzenia sterujNce, 4 – tzw. Bird’s eye view, 5 – repetytory urzNdzeR nawigacyjnych
KaPda badana osoba zostaYa poinstruowana w ten sam sposób w zakresie obsYugi i dziaYania symulatora i jego poszczególnych urzNdzeR, przedstawione takPe zostaYy dokYadne dane manewrowe kierowanego statku oraz charakterystyka akwenu.
Z uwagi na iloSW oraz rozmieszczenie interfejsów, zakres pola widzenia oraz niestacjonarny charakter pracy oficera w czasie wachty, uPycie klasycznego, stacjonarnego okulografu byYo niemoPliwe. Z tego powodu do rejestracji danych okulograficznych uPyty zostaY okulograf Eye Tracking Glasses firmy SMI (rys. 2). Rejestruje on dane z czGstotliwoSciN 30Hz i dokYadnoSciN 0.5°. Mierzone sN miGdzy innymi:
" iloSW i czas trwania fiksacji, " iloSW i czas trwania sakkad, " Srednica ]renicy,
Dane te pozwalajN oceniW, kiedy, na czym oraz na jak dYugo skupiana jest uwaga oficera, a takPe, w jakich sytuacjach oficer miaY problem ze zidentyfikowaniem i odnalezieniem potrzebnej informacji.
! Rys. 2. Okulograf Eye Tracking Glasses firmy SMI
Dodatkowo urzNdzenie zbiera dane pupilometryczne na temat Srednicy ]renicy, co moPe posYuPyW za obiektywny wska]nik poziomu stresu u osoby badanej. UrzNdzenie wyposaPone jest w kamerG rejestrujNcN pole widzenia osoby badanej. W rezultacie otrzymuje siG nagranie wideo z naniesionymi punktami fiksacji i sakkadami.
Zebrane dane zostaYy poddane obróbce w oprogramowaniu BeGaze firmy SMI.
Na potrzeby opisywanych badaR przygotowany zostaY scenariusz mijania oraz wyprzedzania siG statków w wNskim przejSciu, dokYadniej w Kanale KiloRskim. ZakYada on sytuacjG spotkaniowN trzech statków, z czego jeden, statek A, jest sterowany przez osobG badanN. Wytyczne przedstawiane kaPdej osobie badanej obejmujN trzy zadania:
1. Utrzymanie odpowiedniej prGdkoSci oraz odlegYoSci do statku B;
2. PrzeciwdziaYanie oddziaYywaniom hydrodynamicznym podczas mijania siG ze statkiem C;
3. Wyprzedzenie statku B.
Rys. 3. Dwa etapy scenariusza: Po lewej – utrzymywanie kursu i prGdkoSci, po prawej – manewry awaryjne miniGcia ze statkiem C oraz zatrzymania
Podczas etapu pierwszego, w momencie, gdy statki B oraz C znajdujN siG na tej samej wysokoSci toru wodnego, symulowana jest awaria steru oraz napGdu statku B. W efekcie
statek B zatrzymuje siG w poprzek toru wodnego zmuszajNc badanego do awaryjnego zatrzymania statku A (rys. 3). Poprawne i bezpieczne zatrzymanie statku wymaga od oficera rozwiNzania kilku problemów:
" uPycia napGdu w celu wytracenia prGdkoSci,
" przeciwdziaYania tzw. efektowi bocznemu Sruby, który powoduje obracanie siG statku na prawN burtG przy dziaYaniu napGdem wstecz,
" przeciwdziaYania oddziaYywaniu hydrodynamicznemu statek-statek w momencie mijania siG ze statkiem C,
" wykorzystania ograniczonej przestrzeni manewrowej, " caYkowitego zatrzymanie statku.
Do prawidYowego dziaYania oficer musi kontrolowaW wartoSci prGdkoSci wzdYuPnej oraz prGdkoSci poprzecznych, prGdkoSci zwrotu, odlegYoSci od brzegu i od statków B i C. NiezbGdna jest takPe kontrola aktualnych nastaw prGdkoSci oraz wychylenia steru. KaPdemu uczestnikowi eksperymentu przedstawiane sN dokYadne dane oraz charakterystyki manewrowe statku A.
3. WYNIKI
NiezalePnie od danych okulograficznych, kaPde badanie byYo oceniane pod kNtem poprawnoSci wykonania. Oceniano:
" Czy doszYo do zderzenia bNd] jakiegokolwiek kontaktu statku A z nabrzePem, dnem bNd] innym statkiem?
" Czy statek A zostaY zatrzymany? JeSli tak, to w jakiej odlegYoSci od statku B oraz po jakim czasie od momentu, w którym staYo siG jasne Pe statek B ma awariG? " W jakiej odlegYoSci nastNpiYo miniGcie ze statkiem C?
" Czy udaYo siG utrzymaW statek A równolegle do linii toru wodnego?
Zgodnie z oczekiwaniami grupa nr 1 uzyskaYa najlepsze wyniki. KaPdy z uczestników poprawnie zatrzymaY statek A w bezpiecznej odlegYoSci, utrzymujNc siG w linii toru i mijajNc bezpiecznie ze statkiem C. W grupie drugiej nie doszYo to Padnej sytuacji kolizyjnej, nie kaPdemu jednak udaYo siG doprowadziW do peYnego wytracenia prGdkoSci, dwie osoby ustawiYy statek A poprzecznie do kierunku toru wodnego i minGYy siG ze statkiem B na niebezpiecznej odlegYoSci. W grupie nr 3 dwie osoby doprowadziYy do kolizji, jedna ustawiYa siG w poprzek toru wodnego.
Ze wzglGdu na przebieg symulacji oraz reakcje badanych, w eksperymencie moPna wyróPniW trzy etapy:
1. Etap ustalony/poczNtkowy, w trakcie którego symulacja przebiega zgodnie z oczekiwaniami badanego, przy zachowanych niezmiennych parametrach ruchu kaPdego statku.
2. Etap awarii, który zaczyna siG nieznacznN zmianN kursy statku B oraz zmniejszeniem jego prGdkoSci trwa do momentu caYkowitego zatrzymania siG statku B w poprzek toru wodnego.
oficera dziaYania w celu unikniGcia zderzenia.
Z kaPdego 11-minutowego eksperymentu uzyskano dane w dwóch formach: 1. W formie nagrania wideo z naniesionymi danymi okulograficznymi.
2. W formie danych liczbowych, gdzie podane sN miGdzy innymi czasy wystNpienia oraz czasy trwania fiksacji i sakkad, YNcznie z ich wspóYrzGdnymi w lokalnym ukYadzie wspóYrzGdnych oraz wartoSci Srednicy ]renicy.
PozwoliYo to na dwa róPne podejScia do analizy danych – jakoSciowN i iloSciowN. W pierwszym przypadku caYoSW analizy zostaYa przeprowadzona w programie BeGaze firmy SMI. Z uwagi na duPN rozdzielczoSW obiektów, na których skupiana jest uwaga oficera, dane na temat fiksacji zostaYy przeniesione z nagrania wideo na zdjGcie wykonane szerokokNtnym obiektywem, obejmujNce caYoSW obszaru, na którym wystGpowaYy wszystkie punkty fiksacji. Wykorzystano do tego funkcje programu BeGaze o nazwie Sementic Gaze Mapping. Pozwala ona przenieSW i powiNzaW informacje na temat kaPdej fiksacji na wskazane przez uPytkownika miejsce na obrazie referencyjnym. DziGki temu uzyskano mapG cieplnN obrazujNcN obszary skupienia uwagi w trakcie caYego czasu trwania eksperymentu. Daje to moPliwoSW natychmiastowego, wstGpnego porównania zachowania doSwiadczonych i niedoSwiadczonych oficerów w trakcie manewrowania oraz pozwala wskazaW najbardziej priorytetowe ]ródYa informacji w kaPdej grupie. Funkcja Sementic Gaze Mapping pozwala takPe na rozwiNzanie problemu analizy przy uPyciu funkcji Area of Interest, która w swojej podstawowej postaci nie sprawdza siG przy ruchach gYowy i zmianie obszaru pola widzenia. Dodatkowo pomaga powiNzaW fiksacje z konkretnym, przemieszczajNcym siG na obrazie, obiektem, a nie tylko ze statycznym obszarem w polu widzenia (rys. 4). NajwiGkszN wadN tej techniki jest iloSW czasu, jakN zabiera przeniesienie informacji z nagrania na statyczny obraz.
Rys. 4. Numeryczne przedstawienie Srednich iloSci fiksacji dla 3 badanych grup: kapitanów (lewy górny), oficerów (prawy górny) oraz studentów (dolny)
Drugi rodzaj analizy opiera siG na parametrach statystycznych danych numerycznych dostarczonych przez okulografu. Dane te obejmujN m.in. Sredni czas trwania i iloSW fiksacji oraz sakkad w trakcie kaPdego z etapów, zmiany Srednicy ]renicy w czasie oraz czGstotliwoSW mrugniGW.
Analiza jakoSciowa wykazaYa brak istotnych róPnic w aspekcie obszarów, na których skupiajN swojN uwagG oficerowie wachtowi. Uwaga kaPdego badanego skupiaYa siG przede wszystkim na obserwacji statków B i C, elementach kontrolnych oraz ekranie conning display. W przypadku grupy 1 wiGcej uwagi poSwiGcano na obserwacjG wzrokowN zachowania siG statków i oceny odlegYoSci miGdzy nimi. NajwiGksze róPnice dotyczN wykorzystania radaru oraz ekranu Bird’s eye view. Radar pokazuje obraz uzyskany na skutek symulacji pomiaru odbitej fali elektromagnetycznej. Posiada on ograniczenia wYaSciwe dla urzNdzeR tego typu oraz pewien poziom niedokYadnoSci. Bird’s eye view jest z kolei wiernym obrazem sytuacji generowanym przez symulator dla dokYadnego zobrazowania sytuacji nawigacyjnej wraz z odlegYoSciami miGdzy statkami. AnalizujNc wyniki zauwaPono wyra]nN tendencjG do czGstszego korzystania z radaru w grupie nr 3, szczególnie w trakcie pierwszych 3 minut trwania symulacji. Grupa pierwsza zdecydowanie czGSciej korzystaYa z ekranu Bird’s eye view (rys. 5).
Analiza danych liczbowych obrazujNcych liczbG fiksacji, zebranych za pomocy funkcji Key Performance Indicators, nie wykazaYa znaczNcych róPnic za wyjNtkiem obszaru statku B, ekranu conning display i radaru.
! Rys. 5. urednie iloSci fiksacji dla kaPdej z grup w okreSlonych obszarach zainteresowaR
Tablica 1 pokazuje zestawienie iloSci oraz czGstotliwoSci fiksacji i sakkad jak i czGstotliwoSci mrugniGW dla kaPdej z grup. IloSW fiksacji jest interpretowana bezpoSrednio, jako wska]nik efektywnoSci odnajdywania poszukiwanej informacji [5]. DuPa iloSW fiksacji wiNzana jest takPe z trudnoSciN w interpretowaniu informacji [7]. Sama czGstotliwoSW fiksacji, wyraPona w iloSci fiksacji na sekundG, interpretowana jest jako wartoSW odwrotnie proporcjonalna do poziomu trudnoSci zadania, bNd] teP jako wska]nik obciNPenia psychicznego [9]. Wska]nikiem o podobnym znaczeniu jest iloSW mrugniGW badanego w ciNgu jednej sekundy [2]. CzGSW badaczy postuluje jednak brak jakiejkolwiek korelacji miGdzy obciNPeniem psychicznym, a czGstotliwoSciN mrugania [11].
Tablica 1
Podstawowe charakterystyki okulograficzne dla ka9dej z grup
Fiksacje Cz:stotliwo;< fiksacji Cz:stotliwo;< sakkad Cz:stotliwo;< mrugni:<
Grupa 1 1154 2.03 1.7 0.875
Grupa 2 1731 2.60 2.3 0.950
Grupa 3 1615 2.33 1.9 1.067
Zgodnie z obowiNzujNcN wiedzN zaYoPono, Pe wykresy czasowych zmian Srednicy ]renicy oraz czasu trwania fiksacji odzwierciedlN przebieg eksperymentu poprzez powiNzanie z poziomem stresu oraz obciNPeniem psychicznym [6]. W szczególnoSci pozwolN wyznaczyW moment, w którym symulowana zostaje awaria statku B. PozwoliYoby na kompleksowN analizG przebiegu 4-godzinnej wachty nawigacyjnej na znacznej próbie nawigatorów bez potrzeby Pmudnego procesu mapowania fiksacji na statyczny obraz. Przeprowadzona analiza nie wykazaYa jednak Padnych znaczNcych zmian w zakresie Srednicy ]renicy (rys. 6) oraz czasu trwania fiksacji (rys. 7), które pozwoliYby jednoznacznie wskazaW niespodziewany, bNd] stresujNcy dla badanego moment. Tendencja ta dotyczy zarówno wykresów grupowych jak i indywidualnych dla kaPdego badanego.
! Rys. 6. Zmiany Srednicy ]renicy (piksele) w czasie (minuty). Linia przerywana oznacza moment
awarii statku B. Linia zielona to Srednia waPona !
Rys. 7. Zmiany Sredniego czasu trwania fiksacji (mikrosekundy) w czasie (minuty). Linia przerywana oznacza moment awarii statku B. Linia zielona to Srednia waPona
4. DYSKUSJA
Wyniki eksperymentu potwierdziYy czGSciowo sYusznoSW zaYoPeR. Funkcja semantic gaze mapping oraz wyliczenia wartoSci Srednich otrzymanych danych umoPliwiYy okreSlenie pozytywnej korelacji miGdzy poprawnoSciN i skutecznoSciN wykonywanego
manewru, doSwiadczeniem uczestników eksperymentu, a charakterystykami
okulograficznymi. Nie udaYo siG powiNzaW przebiegów czasowych zmian Srednicy ]renicy oraz iloSci i czasów trwania fiksacji z poszczególnymi etapami eksperymentu. UniemoPliwia to wskazanie momentów zwiNzanych ze zwiGkszonym poziomem obciNPenia psychicznego bNd] stresu. W praktyce oznacza to powaPna trudnoSW w interpretacji i analizie danych okulograficznych z przebiegu caYej 4-godzinnej wachty nawigacyjnej. Z uwagi na niskN licznoSW badanych grup nie nalePy traktowaW uzyskanych statystyk, jako reprezentacji ogólnego trendu charakterystyk okulograficznych dla grup doSwiadczonych kapitanów, oficerów i studentów. Otrzymane wnioski moPna tYumaczyW specyfikN scenariusza, który wymaga od oficera skupienia siG tylko na dwóch innych statkach na wNskim, ograniczonym torze wodnym. W rzeczywistej sytuacji nawigacyjnej, do których juP studenci sN przygotowywani w trakcie zajGW na symulatorze, oficer musi kontrolowaW parametry ruchu kilkunastu czy nawet kilkudziesiGciu jednostek na akwenie. Dodatkowo sam tor wodny powoduje znaczne ograniczenie procesu decyzyjnego, ograniczajNc moPliwoSW bezpiecznego manewru do jednego rozwiNzania, jakim jest zatrzymanie statku. NastGpny etap badaR bGdzie obejmowaY symulacjG zYoPonej, bardziej rzeczywistej sytuacji nawigacyjnej, w których oficer bGdzie musiaY dokonaW samodzielnego podjGcia niejednoznacznej decyzji.
Bibliografia
1. S. Amarnag, R.S. Kumaran, J.N. Gowdy, Real time eye tracking for human computer interfaces, in: 2003 Int. Conf. Multimed. Expo. ICME ’03. Proc. (Cat. No.03TH8698), IEEE, 2003: pp. III–557.
2. J.B. Brookings, G.F. Wilson, C.R. Swain, Psychophysiological responses to changes in workload during simulated air traffic control, Biol. Psychol. 42 (1996) 361–377.
3. A.T. Duchowski, Eye Tracking Methodology: Theory and Practice, (2007).
4. K. Gidlöf, A. Wallin, R. Dewhurst, K. Holmqvist, Using Eye Tracking to Trace a Cognitive Process: Gaze Behaviour During Decision Making in a Natural Environment, J. Eye Mov. Res. 6 (2013) 1–14. 5. J.H. Goldberg, X.P. Kotval, Computer interface evaluation using eye movements: methods and
constructs, Int. J. Ind. Ergon. 24 (1999) 631–645.
6. K. Holmqvist, M. Nystrom, R. Andersson, R. Dewhurst, H. Jarodzka, J. Van De Weijer, Eye Tracking. A Comprehensive Guide to Methods and Measures, Oxford University Press, New York, New York, USA, 2011.
7. R. Jacob, K.S. Karn, Commentary on Section4. Eye tracking in human-computer interaction and usability research: Ready to deliver the promises, in: Mind’s Eye Cogn. Appl. Asp. Eye Mov. Res., Elsevier Science, Oxford, 2003: pp. 573–605.
8. S. Martinez-Conde, S.L. Macknik, D.H. Hubel, The role of fixational eye movements in visual perception., Nat. Rev. Neurosci. 5 (2004) 229–40.
9. M. Nakayama, K. Takahashi, Y. Shimizu, The act of task difficulty and eye-movement frequency for the “Oculo-motor indices,” in: Proc. 2002 Symp. Eye-Tracking Res. Appl., ACM, New York, 2002: pp. 37–42.
10. Y.F. Tsai, E. Viirre, C. Strychacz, B. Chase, T.-P. Jung, Task Performance and Eye Activity Relating to Cognitive Workload, Aviat. Space. Environ. Med. 78 (2007).
11. J.A. Veltman, A.W.K. Gaillard, Physiological indices of workload in a simulated flight task, Biol. Psychol. 42 (1996) 323–342.
APPLICATION OF EYE-TRACKING TECHNOLOGY IN SIMULATION ENVIRONMENT, AS EXEMPLIFIED BY A NAVIGATION BRIDGE SIMULATOR
RESEARCH
Summary: The eye-tracking technology is widely used in aircraft and car simulators. At the same time, due
to methodological problems with mobile eye-trackers, this technology is rarely used on full-mission ship’s bridge simulators. Authors suggest that the eye-tracking data can be used to improve ergonomics of bridge design and interfaces. Additionally, by providing insight into decision making and data analysis processes, eye-tracking characteristics can be used to improve training on simulator and conduct studies on influence of fatigue and stress on officer performance during navigational watch. The following paper describes a study conducted with a mobile eye-tracker on a full-mission ship’s bridge simulator. In the experiment, officers were faced with an unexpected and sudden situation leading to a collision. The simulated situation required the officer to act immediately and resolutely, taking into account all his knowledge about the ship, and interpreting the available data correctly. The aim of this study was to devise basic methods and indicate differences in gaze data between groups of different experience. Sementic Gaze Mapping Method was used to conduct complete data analysis without laborious frame-by-frame analysis.
