Eye-tracking Course

Das Ziel des Eye-Tracking-Schulungskurses ist es, die Teilnehmer mit der Eye-Tracking-Hardware und den Eye-Tracking-Verfahren im Neurobiopsychologie-Labor des Instituts für Kognitionswissenschaften der Universität Osnabrück vertraut zu machen. Der Kurs besteht aus drei Teilen: (a) Der Dozent erklärt und demonstriert alle Verfahren in einer ersten Sitzung, (b) die Teilnehmer üben unter Anleitung und eigenständig, und (c) die Teilnehmer demonstrieren ihre erlernten Fähigkeiten dem Dozenten. Die Teilnehmer verwenden ein Beispiel-Eye-Tracking-Experiment für das Training.

Allgemeine Informationen
Einführung in das Eye-Tracking-Labor
Die Teilnehmer sind zu einer ersten Sitzung von etwa einer Stunde Dauer eingeladen. Der Dozent gibt eine detaillierte Führung und Erklärung des Ablaufs eines typischen Eye-Tracking-Experiments. Die Teilnehmer werden ermutigt, so viele Notizen wie möglich zu machen. Der Dozent demonstriert mit der Hilfe eines separaten Probanden, wie man den Eye-Tracker aufbaut, und erklärt relevante Einstellungen und Verfahren. Besonderes Augenmerk wird auf die Position des Eye-Trackers und der Kameras sowie auf die Notwendigkeit einer genauen Kalibrierung und Validierung der Daten gelegt. Weitere Details finden Sie unten.

Unabhängige Übungseinheiten
Nach der Einführung üben die Teilnehmer ihre Fähigkeiten in selbstständigen Sitzungen ohne den Dozenten. Im Durchschnitt benötigen die Teilnehmer etwa 5-6 Stunden Übungseinheiten (innerhalb von 7-10 Tagen), um in der Lage zu sein, das Labor und den Eye-Tracker für ein Experiment korrekt einzurichten.

Fähigkeitsdemonstration
Am Ende müssen die Teilnehmer die Einrichtung eines tatsächlichen Experiments (des Trainingsexperiments) nachahmen, während der Dozent zuschaut. Wenn der Dozent mit der Leistung des Teilnehmers zufrieden ist, hat dieser den Eye-Tracking-Schulungskurs bestanden. Wenn der Dozent nicht vollständig zufrieden ist, muss der Teilnehmer einige Übungseinheiten wiederholen und seine Fähigkeiten dann erneut dem Dozenten demonstrieren. Dieser Prozess wird wiederholt, bis der Teilnehmer den Kurs erfolgreich abschließt.

Verfahren und Standardeinstellungen
Verfügbare Hardware
Die Teilnehmer des Eye-Tracking-Schulungskurses verwenden dieselbe Ausrüstung, die auch für echte Experimente im Neurobiopsychologie-Labor verwendet wird. Die Hardware besteht aus einem EyeLink II (SR Research) Eye-Tracker mit einer Abtastrate von 500 Hz und einer Genauigkeit von besser als 0,03 Grad des Gesichtsfeldes. Die Eye-Tracking-Software läuft auf einem Computer, der über LAN mit einem zweiten Display-Computer verbunden ist. Der Monitor des Display-Computers, der im Training verwendet wird, variiert in Größe und Auflösung zwischen 24“ (1920x1080 Pixel) und 32“ (3820x2160 Pixel), je nach den Anforderungen des Experiments. Dieser Aspekt hat jedoch keinen Einfluss auf das Training selbst.

Vorbereitung des Labors für eine Sitzung
Der Trainingsteilnehmer wird zunächst angewiesen, alles im Labor vorzubereiten, um den Probanden willkommen zu heißen. Dies umfasst die Vorbereitung des Labors selbst, aber auch sekundäre Aspekte wie die Sicherstellung, dass jeder, der den Flur während des Experiments betritt, über das laufende Experiment informiert ist. Dafür wird ein blinkendes Licht im Flur eingeschaltet, das die Menschen darauf hinweist, leise zu sein.

Der Eye-Tracking-Computer
Der Trainingsteilnehmer lernt, wie man die richtigen physikalischen Eigenschaften für ein bestimmtes Experiment einrichtet. Dies betrifft die physikalische Größe des Display-Monitors, seine Auflösung sowie den Abstand vom Display-Monitor zu den Augen des Probanden. Diese Eigenschaften werden in der Datei „final.ini“ direkt auf dem Eye-Tracking-Computer zugewiesen. Eine kurze, aber klare Erklärung über die Notwendigkeit und Bedeutung dieser Eigenschaften wird dem Trainingsteilnehmer gegeben.

Der Display-Computer
Am Display-Computer muss der Trainingsteilnehmer sicherstellen, dass die Display-Auflösung mit der Auflösung übereinstimmt, die in den Eigenschaften der Eye-Tracking-Software wie oben beschrieben zugewiesen wurde. Später wird die Verwendung der Software-Konsole (Terminal) kurz erklärt, um auf den richtigen Ordner auf dem Computer zuzugreifen, der die experimentellen Skripte enthält, und um das Skript korrekt auszuführen. Sobald das experimentelle Skript gestartet wurde, müssen die korrekte Probanden-Nummer und der Dateiname eingegeben werden.

Der Eye-Tracker
Nach dem Pre-Setup wird der Proband aufgefordert, sich vor den Display-Monitor zu setzen. Jetzt wird der Trainingsteilnehmer angewiesen, wie man die Eye-Tracking-Hardware korrekt auf dem Kopf des Probanden anbringt und einrichtet. Der EyeLink II Eye-Tracker enthält drei Kameras (eine Weltkamera und zwei Augen-Kameras). Der Dozent zeigt dem Trainingsteilnehmer, wie man die Weltkamera sowie eine Augen-Kamera korrekt einrichtet. Der Dozent erklärt die Kriterien für eine gute Kameraposition und zeigt typische Variationen in der Kameraeinstellung, um mit Brillen oder anderen potenziellen Problemen umzugehen. Danach richtet der Trainingsteilnehmer unter Aufsicht des Dozenten die zweite Augen-Kamera ein. Die Einrichtung der Augen-Kameras ist nicht einfach und erfordert etwas Erfahrung und Geschick. Daher haben die Teilnehmer ausreichend Zeit, Fragen zu stellen und zu üben, um eine gute Einstellung zu erreichen.

Die Eye-Tracking-Software
In der Eye-Tracking-Software kann die korrekte Positionierung der drei Kameras noch einmal überprüft werden. Als nächstes müssen die richtigen Optionen zugewiesen werden, einschließlich der Anzahl und Struktur der Fixationspunkte in der Kalibrierung und Validierung (siehe unten). Auch das Taktintervall dieser Fixationspunkte muss korrekt zugewiesen werden. Danach muss die richtige Abtastrate (500 Hz) und der Tracking-Modus (Pupil) angewendet werden.
Anschließend beginnt das Kalibrierungsverfahren. Fixationspunkte in zufälliger Reihenfolge müssen für eine bestimmte Zeit (Pacing-Intervall) vom Trainingsteilnehmer fixiert werden. Der Trainingsteilnehmer lernt den Ablauf und die Struktur der Kalibrierungsausgabe sowie die Interpretation des Ergebnisses. Nach der Kalibrierung folgt eine Validierung des vorherigen Ergebnisses. Wieder muss der Trainingsteilnehmer die folgenden Fixationspunkte fixieren. Nun wird ein Driftfehler für jeden Punkt berechnet. Der Trainingsteilnehmer lernt, wie man den Driftfehler interpretiert und die Kameras korrekt wartet, nachjustiert und das System neu kalibriert, um einen durchschnittlichen Driftfehler von besser als 0,03 Grad des Gesichtsfeldes zu erreichen.
Danach beginnt das Experiment mit einem einfachen Tastendruck. Vor jedem Versuch muss der Proband einen Fixationspunkt fixieren, um eine schnelle Driftkorrektur für jeden Versuch vorzunehmen. Der Trainingsteilnehmer muss manuell auf eine Taste klicken, wenn er bemerkt, dass der Proband den präsentierten Punkt fixiert. Der Trainingsteilnehmer wird geraten, eine Fixation nicht zu schnell zu akzeptieren, um Fehltreffer zu vermeiden, aber auch nicht zu lange zu warten, um zu verhindern, dass der Proband nervös wird. Die übliche Präsentationszeit des Fixationspunkts sollte je nach den Umständen 1-3 Sekunden betragen. Während der tatsächlichen Stimulus-Präsentation innerhalb jedes Versuchs lernt der Trainingsteilnehmer die Informationen auf dem Bildschirm des Eye-Tracking-Computers zu lesen, einschließlich der Versuchsdauer, der aktuellen Fixationsposition, der Pupillenerkennung und der Live-Überwachung der Kameraeinstellungen.

Abschluss
Nach dem Experiment wird der Eye-Tracker vom Kopf des Probanden entfernt. Danach müssen sich die Computer abmelden. Der Trainingsteilnehmer wird jedoch geraten, noch einige Minuten zu warten, da der Eye-Tracker die Rohdaten-Dateien auf den Display-Computer kopieren muss, was je nach Datengröße einige Zeit in Anspruch nehmen kann. Anschließend müssen die Warnlichter im Flur ausgeschaltet werden.

Zusätzliche Informationen
Während des Aufbaus der Hardware und Software lernt der Trainingsteilnehmer auch, wie man vor dem Experiment Display-Monitore wechselt, falls dies notwendig ist. Dies schließt das Zurücksetzen der Eye-Tracking-Sensoren ein, die von der Weltkamera erfasst werden, um Kopfbewegungen herauszufiltern. Der Trainingsteilnehmer wird auch über den finanziellen Wert des gesamten Systems informiert und darauf hingewiesen, so sorgfältig und konzentriert wie möglich zu arbeiten, um Schäden oder falsche Einstellungen an der Hardware und Software zu vermeiden.

Kurszeitplanung und Anmeldung
Für den Eye-Tracking-Schulungskurs der Neurobiopsychologie gibt es keinen festen Zeitplan oder Anmeldeprozess. Studierende, die die sogenannte „Eye-Tracking-Lizenz“ erwerben möchten, werden gebeten, eine E-Mail an den Kursleiter Johannes Solzbacher zu senden.