Fernphysiologische Messung
Labvanced ermöglicht die fernphysiologische Überwachung, indem es drei physiologische Signale, Eye-Tracking, Emotionsdetektion und Herzfrequenzmessung (rPPG), gleichzeitig von einer einzigen Webcam des Teilnehmers erfasst. Forscher können Blick, Gesichtsausdrücke und kardiovaskuläre Daten in einer Studie kombinieren, ohne ein EEG-System, GSR-Sensoren oder einen speziellen Hardware-Eye-Tracker kaufen zu müssen.
Inhaltsverzeichnis
Überblick | Was ist fernphysiologische Messung?
Die physiologische Messung ist die Nutzung von Körpersignalen, Blickverhalten, Gesichtsausdrücken, kardiovaskulären Aktivitäten, um psychologische und kognitive Zustände zu erfassen. Traditionell erforderte jedes Signal seine eigene spezielle Hardware: einen Eye-Tracker, ein Gesichtscoding-System, ein Pulsoximeter oder ECG-Elektroden, jede mit ihrem eigenen Kalibrierungsverfahren, ihrem eigenen Datenstrom und ihrem eigenen Synchronisationsproblem, wenn sie kombiniert werden.
Die Physiology Toolbox von Labvanced reduziert diesen Hardware-Stapel auf einen einzigen Biosensing-Eingang: die eigene Webcam des Teilnehmers.
Drei Signale, eine Webcam: Wie es funktioniert
Alle drei Signale werden von demselben On-Device-Pipeline verarbeitet, die den Webcam-Feed des Teilnehmers liest, sodass das Aktivieren von mehr als einem nicht bedeutet, mehr als einen Kamerastream zu öffnen oder den Teilnehmer zu bitten, zweimal die Erlaubnis zu erteilen. Jeder Detektor funktioniert unabhängig: Blickschätzung und Fixationsdetektion, Klassifikation von Gesichtsausdrücken und auf rPPG basierende Herzfrequenzschätzung und berichtet seine Ausgabe auf einem gemeinsamen, zeitlich ausgerichteten Datenraster, sodass ein Forscher einen Blickwechsel, eine Veränderung im emotionalen Ausdruck und eine Fluktuation der Herzfrequenz gegen denselben Versuchsstempel anordnen kann.
Die Wahl, welche Signale aktiviert werden, liegt ganz beim Forscher. Eine Studie, die nur Blick und emotionalen Ausdruck benötigt, kann beispielsweise Eye-Tracking und Emotionsdetektion aktivieren und die Herzfrequenzmessung deaktivieren, ohne dass eine Aktivierung aller drei gleichzeitig erforderlich ist.
| Signal | Was es misst | Genauigkeit |
|---|---|---|
| Eye Tracking | Blickposition, Fixationen, Interessensgebiete (AOIs) | 1,3 visuelle Grad Genauigkeit; Pearson r > 0,9 vs. EyeLink 1000, unabhängig validiert (Kaduk et al., 2024) |
| Emotionsdetektion | Kategorische Emotionslabels, Valenz, Erregung | Über 90% Genauigkeit, gemittelt über Emotionen, mit Variation zwischen einzelnen Emotionen (Labvanced's eigenen proprietären Algorithmus; unabhängige Validierungsstudie ausstehend) |
| Herzfrequenzmessung (rPPG) | Schläge pro Minute (BPM), Konfidenzintervall | Erwartet innerhalb von 1 bis 3 % der tatsächlichen Herzfrequenz (Labvanced's eigenen proprietären Algorithmus; unabhängige Validierungsstudie ausstehend) |
Jeder Detektor ist ein separates Feature-Toggle in den Physiology-Einstellungen der Studie. Alle drei verarbeiten Video auf dem eigenen Gerät des Teilnehmers. Kein Rohvideo erreicht jemals die Server von Labvanced; nur die numerischen Ausgaben (Blickkoordinaten, Emotionslabels, BPM-Werte) werden übermittelt, was jede Kombination von Natur aus DSGVO-konform hält.
Warum Forscher die Ausrüstung nicht besitzen müssen
Die Durchführung dieser Art von multimodaler Studie mit dedizierter Hardware erfordert typischerweise einen Eye-Tracker, ein Gesichtscoding-System oder einen geschulten menschlichen Kodierer und ein Pulsoximeter oder ECG-Setup, die separat gekauft, kalibriert und synchronisiert werden müssen, bevor der erste Teilnehmer eingeplant wird. Diese Kosten und die Komplexität sind ein großer Teil dessen, warum multimodale physiologische Forschung auf gut finanzierte Labore beschränkt geblieben ist.
Labvanced entfernt die Ausrüstungsanforderung vollständig. Da Blick, emotionaler Ausdruck und Herzfrequenz alle aus demselben Webcam-Feed stammen, benötigt ein Teilnehmer nichts über die bereits in seinem Laptop oder Telefon eingebaute Kamera hinaus, im Labor oder vollständig remote. Dies ist auch der Grund, warum die drei Signale als koordinierte Funktion behandelt werden, anstatt als drei unabhängige Merkmale: Kombiniert ermöglichen sie es einem Forscher, Aufmerksamkeit (Blick), affektive Reaktion (Emotion) und physiologische Erregung (Herzfrequenz) in einer Sitzung zu messen, eine Kombination, die andernfalls die Zusammenstellung und Synchronisation von drei separaten Hardwareteilen erfordern würde.
Methodologische Grundlage
Webcam-Eye-Tracking wurde unabhängig gegen Hardware validiert: Ein peer-reviewed Vergleich mit dem EyeLink 1000 fand 1,3 visuelle Grad Genauigkeit und eine Pearson-Korrelation über 0,9 (Kaduk et al., 2024).
Emotionsdetektion und Herzfrequenzmessung (rPPG) sind Labvanced's eigenen proprietären Algorithmen, die auf veröffentlichten Forschungsergebnissen in jedem Bereich basieren. Unabhängige Validierungsstudien stehen noch aus, und Labvanced sucht Forschungslabore, die daran interessiert sind, diese Arbeiten durchzuführen.
Gesammelte Daten
Die Kombination von Eye-Tracking und Emotionsdetektion mit fernphysiologischer Messung bedeutet, dass jede Studie einen vollständigen, strukturierten Datensatz für die gleichzeitige physiologische Datenerfassung exportiert, nicht nur Rohvideo.
- Eye Tracking: Blickposition (X, Y), Fixationszahl, Fixationsdauer, Zeit bis zur ersten Fixation, AOI-Level-Metriken, Zeitstempel, Konfidenzintervall
- Emotionsdetektion: acht kategorische Emotionslabels (wütend, Verachtung, Ekel, Angst, glücklich, neutral, traurig, Überraschung), kontinuierliche Valenz- und Erregungswerte, Zeitstempel, Konfidenzscore
- Herzfrequenzmessung (rPPG): Schläge pro Minute (BPM), Zeitstempel, Konfidenzintervall
Alle drei Datenströme sind zeitgestempelt und demselben Versuchsstempel zugeordnet und gemeinsam mit Verhaltens- und Fragebogendaten in einer einzigen CSV-, XLSX- oder TSV-Datei exportierbar.
Webcam Augenverfolgung
Erfassen Sie Blickmuster und visuelle Aufmerksamkeit mit integrierter, codefreier und peer-reviewed Webcam-Augenverfolgung.
Emotionserkennung
Kategorisieren Sie Gesichtsausdrücke in emotionale Kategorien mit kontinuierlichen Valenz- und Erregungswerten.
Herzfrequenzmessung (rPPG)
Schätzen Sie die Schläge pro Minute aus dem Webcam-Feed des Teilnehmers mit Hilfe der Fernphotoplethysmographie.
Kombinieren mit Verhaltensdaten
Physiologische Signale befinden sich auf demselben Experimentzeitstrahl wie alles andere, was Labvanced aufzeichnet, sodass eine Studie selten auf Augenverfolgung, Emotionserkennung und Herzfrequenz allein beschränkt ist. Diese Verhaltensmessungen laufen in derselben Sitzung und exportieren auf dasselbe gemeinsame Zeitstempelraster, sodass übereinstimmt, was ein Teilnehmer getan hat, mit dem, was sein Körper im selben Moment tat:
- Mausverfolgung: kontinuierliche Cursorbewegung, nützlich für die Forschung zu Entscheidungsprozessen, Zögern oder Interaktion mit Interfaces. Siehe Mausverfolgung.
- Reaktionszeit: Millisekunden-lange Reaktionslatenz für jeden Versuch. Siehe Präzise Zeitmessung / Reaktionszeitmessung.
- Aufgabenreaktionen: die tatsächlichen Antworten, Entscheidungen und Bewertungen des Teilnehmers
Forschungsanwendungen
Die Kombination physiologischer Signale eröffnet Forschungsfragen, die keine einzelne Maßeinheit allein beantworten kann:
- Affektive und aufmerksame Verarbeitung: den Blick eines Teilnehmers (Blick) mit seinen Gefühlen (Emotion) und seiner Erregung (Herzfrequenz) im selben Moment in Beziehung setzen
- Forschung zur kognitiven Belastung und Stress: Verfolgung der Herzfrequenz zusammen mit Blick und Gesichtsausdruck während anspruchsvoller Aufgaben, ohne tragbare Sensoren
- Marktforschung und UX-Forschung: Messung visueller Aufmerksamkeit, emotionaler Reaktion und physiologischer Erregung gegenüber einem Interface, einer Werbung oder einem Produktbild in einer einzigen Fernsitzung
- Interaktion zwischen Mensch und KI: Erfassen, wie sich Blick, Affekt und Erregung verändern, während ein Teilnehmer mit einem KI-System oder Agenten interagiert
- Fern- und großangelegte multimodale Studien: Durchführung physiologischer Protokolle mit verteilten Teilnehmerproben, die mit hardwareabhängigen Methoden logistisch unmöglich wären
Wenn Hardware die richtige Wahl ist
Die webcam-basierte Messung ist nicht überall ein Ersatz für klinische Instrumente: EEG, GSR und ECG-qualitative Herzdaten erfordern alle physische Sensoren, und Hardware-Augenverfolger übertreffen immer noch die webcam-basierte Blickschätzung, wenn ein Paradigma subgradgenaue Präzision oder hohe Abtastraten benötigt.
Für Forschung, die wirklich diese Instrumentierung erfordert, verbindet sich die Desktop-App von Labvanced mit EEG, GSR und anderen Hardware-Geräten über das Lab Streaming Layer (LSL)-Protokoll, sodass externe Hardware-Aufzeichnungen mit demselben Experimentzeitstrahl synchronisiert werden können, der für die webcam-basierten Signale oben verwendet wird. Die richtige Wahl hängt von der Forschungsfrage ab: webcam-basierte physiologische Messungen skalieren auf entfernte, große und verteilte Proben; Hardware bleibt der Standard, wenn das Objekt der Studie selbst rohe neuronale oder elektrodermale Signale sind.
Häufige Fragen
Können Augenverfolgung, Emotionserkennung und Herzfrequenzmessung in derselben Studie durchgeführt werden?
Benötige ich spezielle Hardware, um physiologische Daten in Labvanced zu sammeln?
Wie genau ist die webcam-basierte physische Messung?
Ist die webcam-basierte Erfassung physiologischer Daten GDPR-konform?
Verwenden Sie die fernphysiologische Messung in Ihrer nächsten Studie
Kombinieren Sie Blick-, Gesichtsausdruck- und Herzfrequenzdaten in einer einzigen Fern- oder Laborsitzung, ohne separate Hardware für jedes Signal zusammenzustellen.
- Aktivieren Sie jede Kombination von Augenverfolgung, Emotionserkennung und Herzfrequenzmessung in derselben Aufgabe
- Führen Sie vollständig remote, im Labor oder Hybridstudien mit demselben Setup durch
- Exportieren Sie alle drei Signale ausgerichtet auf einen Experimentzeitstrahl, zusammen mit Verhaltens- und Fragebogendaten