Päivi Majaranta esittelee:

1. Silmän käyttäytymisen tutkimus ja sovellukset3.10.2000 Stampe, D. M., & Reingold, E. M. (1995), Selection by looking: A novel computer interface and its application to psychological research. J. M. Findlay, R. Walker, & R. W. Kentridge (Toim.), Eye movement research: Mechanisms, processes and applications(s. 467-478). Amsterdam: Elsevier Science Publishers. Päivi Majaranta esittelee:

2. Esityksen sisältö • Johdanto: Motivointia(s. 3) • Toteutusteknisiä asioita (s. 4) • Testilaitteisto ja koeasetelma (s. 5) • T1: Haku ja valinta (s. 6–8) • T2: Katseella kirjoittaminen (s. 9-12) • T3: Sanastollinen valintatehtävä (s. 13-17) • Yleistä pohdintaa (s. 18) • Päivin kommentit (s. 19)

3. Johdanto: Motivointia • Katse syöttövälineenä -- tutkittavaa riittää • vain vähän tutkimusta on tehty katseen käytöstä reaaliajassa • (psykologiset) testit ja tutkimus on keskittynyt katsedatan jälkianalysointiin • vielä vähemmän tutkittu katseohjauksen psykologisia ja kognitiivisia vaikutuksia • Stampe ja Reingold käsittelevät reaaliaikaisen katseenseurannan käytännöllisiä puolia, kuten • kalibroinnin ajoaikainen korjaaminen (dynamic recentering) • katse versus painikkeen painallus syötteenä • katsesyötteen hyödyt tutkimuksessa

4. Toteutusteknisiä asioita • Katse-vasteen rekisteröinti • Viive laukaisijana (”dwell time”): • luonnollista – käyttäjä vain keskittyy kohteeseen, kunnes se tulee valituksi • helppoa – yleensä opitaan ilman suurempaa harjoittelua • 700ms riittää yksinkertaisiin tehtäviin, 1000ms useimpiin • Katseen ajelehtimisen korjaaminen dynaamisesti • ”Drift correction” ja ”Dynamic recentering” • Oletetaan, että käyttäjä katsoo valittavan kohteen keskelle • Tyypillisesti katseen ajelehtiminen (”drifting”) kasvaa hitaasti. Voidaan laskea oletetun virheen keskiarvo useista fiksaatiosta. • Pienet variaatiot sallitaan. • Katseen ajautuminen voidaan korjata dynaamisesti, käyttäjän huomaamatta

5. Testilaitteisto ja koeasetelma • SR Research Ltd katseenseurantalaite videoteknologiaan perustuva, seuraa pupillia ja sarveiskalvoheijastetta • Päähän puettava optiikka • 21” monitori 75cm etäisyydellä käyttäjästä • 12 koehenkilöä: 5 miestä, 7 naista, keski-ikä 25v • 60 min sessio • Testit samassa järjestyksessä kaikilla • Kalibrointi ennen kutakin testiä

6. T1: Haku ja valinta Testattiin • fiksaatioiden tarkkuutta • valinnassa tapahtuvia virheitä • dynaamisen uudelleenkeskityksen toimivuutta

7. T1: Metodi • Käyttäjien piti löytää kohdekirjain T, joka oli piilotettu O-kirjainten joukkoon • kaikki kirjaimet olivat katseella valittavissa • 3 asetelmaa • neliön muotoinen ruudukko • vaakarivi • pystyrivi • 124 testiä per koehenkilö • Testien välillä ”yhden pisteen pikakalibrointi” • Testin aikana dynaaminen keskitys • Kohde valittiin 1000ms viiveellä • 200ms tyhjä ruutu testien välillä

8. T1: Löydökset • Dynaaminen korjaus käytössä • kera: • fiksaatiovirhe: 0.38° • kirjoitusvirhe: 2.4% • ilman: • fiksaatiovirhe: 0.51° • kirjoitusvirhe: 6.6% • Asetelmissa eroja • vaakarivissä vähiten virheitä •  vaakatasossa mahdollista tiheämpi asettelu kuin pystytasossa • Fiksaatioiden määrä suurempi 2°:lla

9. T2: Katseella kirjoittaminen Testattiin • käyttäjien vaikutelmia • virhetyyppejä

10. T2: Metodi • 7x4 ruudukko, 1.2° kirjaimet 4° välein • Ruudukon yläpuolella lähdeteksti ja sen alla käyttäjän kirjoittama rivi • 750ms viipyminen valitsi kirjaimen • kaikki fiksaatiot 4° etäisyydellä otettiin mukaan • dynaamista korjausta käytettiin joka valinnan yhteydessä • musta piste valinnan päällä 300ms ajan valinnan jälkeen • jos fiksaatio jatkui, sama kirjain tulostui uudelleen • 3 testiä per koehenkilö • mitä tahansa, esim. oman nimen kirjoittaminen • 48 ja 44 merkkiä sisältävät annetut lauseet • Kirjoitetut merkit ja peruutus (backspace) talletettiin

11. T2: Testinäyttö F-kirjain on valittu, musta ympyrä antaa palautteen katseen kohteesta.

12. T2: Löydökset • Käyttäjät pitivät katsekirjoittamisesta, mutta kokivat sen hitaammaksi kuin konekirjoituksen • Suurin osa ajasta meni kirjaimen etsimiseen (60%) • 40% varsinaiseen valitsemiseen (mukaan lukien 750ms kiinnitys) • aika kirjainta kohden keskimäärin 1870ms •  oletettavasti nopeutuu oppimisen myötä • Virheet • 0.36% valintavirheitä (fiksaatio osuu väärin) • 0.29% kirjoitusvirheitä • Valinta- eli fiksaatiovirheet vertikaalisesti, tuli valituksi väärä merkki halutun merkin ylä- tai alapuolelta

13. T3: Sanastollinen valintatehtävä • Demonstroi katseella valitsemisen potentiaalista hyötyä psykologisissa tutkimuksissa • Mittasi • reaktioaikoja • virheettömyyttä katseella valitseminen vs. painikkeen painallus

14. T3: Metodi • 5-kirjaimisia sanoja ja epäsanoja (words & nonwords) • 144 sanaa, 144 epäsanaa, järjestys satunnainen • epäsanat muodostettiin satunnaisesti oikeiden sanojen kirjaimista • Katsevalinnassa näkyvissä sana + kaksi painiketta (WD ja NWD) • Manuaalisessa valinnassa käytössä 3 fyysistä painiketta • ylin: sana (WD) • keskimmäinen: ”Start”, jota käytettiin myös katsevalinnan aloittamiseen • alin: epäsana (NWD) • Proseduuri: • näytetään fiksaatiopistettä 300ms ajan • näytetään sana tai epäsana • jolloin koehenkilö valitsee WD tai NWD joko painiketta painamalla tai katseella (850ms kiinnitysaika)

15. T3: Testinäyttö

16. T3: Löydökset1 • Katsevalinnassa vähemmän virheitä • pitkä kiinnitysaika salli käyttäjien korjata virheensä • Fiksaatioanalyysi osoittaa peruutuksen tapahtuneen 11.5% kokeista • tyypillisesti 100ms • peruutus voidaan havaita vain katsevalinnasta! • Reaktioaika (RT) painike vs. katse ei poikkea merkitsevästi • Epäsanaa (stimuluksena) katsottiin pidempään • Mahdollista mitata nimenomaan katsevalinnan yhteydessä! Button Response Gaze Response Condition AccuracyRT (ms) Accuracy RT (m) Time on Stimulus (ms) Overall 97.9%621 99.4% 660 476 Word97.5% 603 99.4% 572 423 Nonword98.3% 639 99.4% 750 531

17. T3: Löydökset2 • Katsevaste pystyy erottelemaan painikevalintaa paremmin erot sanan ja epäsanan valintaan käytetyissä reaktioajoissa • epäsanan valinta vie enemmän aikaa • Jälkimmäinen huippu 900ms kohdalla voidaan yhdistää itseoikaisu ilmiöön

18. Yleistä pohdintaa • Testit osoittavat katsevalinnan olevan riittävän intuitiivinen ja luotettavapsykologisissa testeissä että tietokoneohjelmissa käytettäväksi • Koehenkilöt läpäisivät testit ilman harjoittelua ja olivat innostuneita katseen käyttämisestä • nopeus ja virheettömyys tukivat positiivista, subjektiivista palautetta • Ei vaikeuksia pitkien (1000ms) kiinnitysaikojen suhteen • vrt. Jacob (’91): yli 700ms vaikea – kyseessä yksi pitkä fiksaatio! • Nimenomaan katseen ajelehtiminen aiheuttaa virheitä • voidaan korjata dynaamisesti, T1:ssä vähensi virheitä 64% • Jos kalibrointi heittää pahasti, dynaaminen korjaus saattaa toimia väärin!  toimii parhaiten systeemeissä, joissa ajelehtiminen hidasta ja vähäistä • virheitä voidaan vähentää myös kasvattamalla kohteen kokoa ja etäisyyttä

19. Päivin kommentit • Turhan paljon asiaa yhteen paperiin – kutakin kohtaa (T1-T3) olisi voinut käsitellä syvällisemminkin • T1: Dynaaminen katseen ajautumisen korjaaminen hyvä juttu, algoritmia olisi kuitenkin hyvä testata useammilla laitteilla • Kuten kirjoittajat myöntävät – ei välttämättä toimi, jos esim. pään liike aiheuttaa suuremman hypyn • Testit lyhyehköjä – kuinka kauan pelkkä dynaaminen korjaaminen riittää? • T2: Oppiminen voi nopeuttaa katseella kirjoittamista – yllätys!  • Pidempi testi, siten että käyttäjä itse määrää mitä kirjoittaa saattaa olennaisesti poiketa siitä, että vain toistaa annetun lauseen. Tällöin kirjoittamiseen liittyy myös pohdintaa – valintoja tahtomatta? (Onko tätä testattu?) • Toinen olennainen tulos sama kuin T1:ssä – ”drifting errors” • T3: Voisiko painikevalinnankin peruuttaa? • Entä jos molemmilla käsillä oma painike (joutuiko kättä liikuttamaan?) • Motorisen valinnan vaatima aika yleensä vs. katsevalinta? (viiveen osuus) • (”preliminary” – args!)