Was ist der beste Fixationsdetektor für Webcam-Augenverfolgung?
Jede Fixationsanzahl, -dauer und -verweildauer hängt von dem Detektor ab, der sie erzeugt hat, und die klassischen Detektoren wurden für Labor-Tracker entwickelt, die 500 bis 2000 Proben pro Sekunde aufzeichnen. Welcher funktioniert am besten mit Webcam-Daten bei etwa 30? Wir haben sie mit einem EyeLink 1000 und echten Online-Teilnehmern getestet und festgestellt, dass keiner von ihnen allein gut abschneidet.
Übersicht
Zusammenfassung
Fixationen sind die Einheit, auf der die meisten Analysen der Augenverfolgung basieren: Fixationsanzahlen, -dauern, -verweildauern und Interessensgebiete erben alles, was der Detektionsalgorithmus tut. Die Detektionsmethoden wurden für Labor-Tracker entwickelt, die mit 500 bis 2000 Hz samplen; eine Webcam liefert etwa 30 Proben pro Sekunde, mit weit mehr Rauschen pro Probe. Welcher Fixationsdetektor ist also die beste Wahl für Webcam-Daten?
Wir verglichen die dispersionsbasierten Detektoren von Labvanced mit dem geschwindigkeitsbasierten Algorithmus von Engbert und Kliegl, unter Verwendung eines exakten JavaScript-Ports des saccades R-Pakets von Titus von der Malsburg, den wir mit dem Original verifiziert haben (keine Abweichungen über 13.790 Ausgabereihen). Der Vergleich lief auf drei Datensätzen: 23 Teilnehmer, die gleichzeitig mit der Webcam und einem EyeLink 1000 aufgezeichnet wurden, 94 Teilnehmer einer Fixations- und Verfolgungsaufgabe und 225 Prolific-Teilnehmer einer 45-Ziel-Genauigkeitsaufgabe.
Die Algorithmen scheitern in entgegengesetzten Richtungen. Die Dispersionsdetektion verbindet niemals zwei echte Fixationen, sondern fragmentiert einen stabilen Blick in mehrere Teile: ein Median von 3, wo es 1 gibt, in 82 % der stabilen Blicke. Engbert und Kliegl, deren Schwellenwert aus dem eigenen Geschwindigkeitsrauschen jedes Teilnehmers festgelegt wird, fragmentieren selten, aber bei Webcam-Daten kombiniert er kurze Fixationen und kleine Sakkaden und verpasst große Ziel-Sakkaden bei den geräuschhaftesten Teilnehmern. Die Positionsgenauigkeit hängt kaum vom Algorithmus ab, da der verbleibende Webcam-Fehler eine konstante Verschiebung und kein Rauschen ist.
Der beste Detektor für Webcam-Daten ist daher keiner von ihnen, sondern eine Kombination: Wir haben einen neuen Detektor entwickelt, der die Empfindlichkeit der Dispersionsdetektion gegenüber echten Sakkaden beibehält und einen Live-Merge-Schritt hinzufügt, der zwei aufeinanderfolgende Fixationen verbindet, wenn ihre Zentren näher beieinander liegen, als es das Messrauschen erklären kann. Gegenüber EyeLink hebt er den Eins-zu-eins-F1-Wert von 0.58 auf 0.75. Bei 195 Prolific-Teilnehmern verdoppelt er den Anteil stabiler Blicke, die als eine Fixation gemeldet werden (von 22.5 % auf 50 %), verlängert die Fixation eines Blicks von 847 auf 1490 ms und verbessert seine Genauigkeit leicht, aber signifikant (von 7.40 auf 7.29 % der Bildschirmdiagonale, p = .0003). Der Preis ist die Latenz: Eine Fixation wird erst gemeldet, wenn die nächste begonnen hat, etwa eine Sekunde später, was für blickgesteuerte Designs von Bedeutung ist. Merged Fixations ist der Standarddetektor in Eye Tracking 2.0; die Echtzeit- und verzögerten Detektoren bleiben verfügbar.
Mehr kommt bald
Die Analyse ist abgeschlossen. Der vollständige Bericht, mit der Methode, den drei Datensätzen, den Ergebnissen detektorweise, den Abbildungen und unseren Empfehlungen für jedes Studiendesign, wird in dieser Notiz folgen, zusammen mit den dazugehörigen Daten.