מיפוי תלת מימדי של סיבוב אובייקטים וירטואליים אינטראקטיביים עם נתוני מעקב עיניים

Summary

פיתחנו שיטה פשוטה, ניתנת להתאמה אישית ויעילה לרישום נתונים תהליכיים כמותיים ממשימות מרחביות אינטראקטיביות ולמיפוי נתוני סיבוב אלה עם נתוני מעקב עיניים.

Abstract

אנו מציגים שיטה להקלטה בזמן אמת של אינטראקציה אנושית עם אובייקטים וירטואליים תלת מימדיים (3D). הגישה מורכבת משיוך נתוני סיבוב של האובייקט המניפולטיבי עם מדדים התנהגותיים, כגון מעקב עיניים, כדי להסיק מסקנות טובות יותר על התהליכים הקוגניטיביים הבסיסיים.

המשימה מורכבת מהצגת שני מודלים זהים של אותו אובייקט תלת-ממדי (מולקולה), המוצגים על מסך מחשב: אובייקט מסתובב ואינטראקטיבי (iObj) ואובייקט מטרה סטטי (tObj). המשתתפים חייבים לסובב iObj באמצעות העכבר עד שהם מחשיבים את הכיוון שלו זהה לזה של tObj. המחשב עוקב אחר כל נתוני האינטראקציה בזמן אמת. נתוני המבט של המשתתף נרשמים גם באמצעות מעקב עיניים. תדר המדידה הוא 10 הרץ במחשב ו- 60 הרץ במעקב העיניים.

נתוני ההתמצאות של iObj ביחס ל- tObj נרשמים בקווטרניונים סיבוביים. נתוני המבט מסונכרנים לכיוון של iObj ומופנים באמצעות אותה מערכת. שיטה זו מאפשרת לנו לקבל את ההדמיות הבאות של תהליך האינטראקציה האנושית עם iObj ו- tObj: (1) פער זוויתי המסונכרן עם נתונים אחרים תלויי זמן; (2) מסלול סיבוב תלת-ממדי בתוך מה שהחלטנו לכנות "כדור סיבובים"; (3) מפת חום של קיבוע תלת-ממדי. כל שלבי הפרוטוקול השתמשו בתוכנה חופשית, כגון גנו אוקטבה ו-Jmol, וכל הסקריפטים זמינים כחומר משלים.

בעזרת גישה זו, אנו יכולים לערוך מחקרים כמותיים מפורטים של תהליך פתרון המשימות הכולל רוטציות מנטליות או פיזיות, ולא רק את התוצאה שהושגה. ניתן למדוד בדיוק עד כמה כל חלק במודלים התלת-ממדיים חשוב למשתתף בפתרון משימות, ובכך לקשר את המודלים למשתנים רלוונטיים כגון מאפייני האובייקטים, יכולות קוגניטיביות של הפרט ומאפייני ממשק אדם-מכונה.

Introduction

סיבוב מנטלי (MR) הוא יכולת קוגנטיבית המאפשרת לאנשים לבצע מניפולציות מנטליות ולסובב אובייקטים, מה שמקל על הבנה טובה יותר של התכונות והיחסים המרחביים שלהם. זוהי אחת היכולות החזותיות-מרחביות, קבוצה קוגניטיבית בסיסית שנחקרה כבר בשנת 1890¹. יכולות חזותיות-מרחביות הן מרכיב חשוב ברפרטואר הקוגניטיבי של הפרט המושפע הן מגורמים תורשתיים והן מגורמים סביבתיים 2,3,4,5. העניין ביכולות חזותיות-מרחביות גדל במהלך המאה העשרים בשל עדויות מצטברות לחשיבותן במקצועות מפתח כגון הזדקנות⁶

Protocol

1. הכנת כלים לאיסוף נתונים

1. הגדר את איסוף הנתונים המקוון (אופציונלי).
   הערה: שלב זה מתאר כיצד להגדיר שכפול הניתן להתאמה אישית של קוד הפרויקט ודף האינטרנט הפועל (עיין במאמר קובץ משלים 1). שלב זה הותאם מהערכות הלימוד הזמינות ב- https://pages.github.com/ וב- https://github........

Discussion

כאמור, מאמר זה נועד להציג הליך מפורט של מיפוי בזמן אמת של נתוני קיבוע ותנועת סקאדה על אובייקטים תלת-ממדיים אינטראקטיביים, הניתן להתאמה אישית בקלות ומשתמש רק בתוכנה הזמינה בחינם, ומספק הוראות שלב אחר שלב כדי לגרום לכל דבר לעבוד.

בעוד שמערך ניסיוני זה כלל מש?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Firefox	Mozilla Foundation (Open Source)		Any updated modern browser that is compatible with WebGL (https://caniuse.com/webgl), and in turn with Jmol, can be used
GNU Octave	Open Source		https://octave.org/
Google Apps Script	Google LLC		script.google.com
Google Sheets	Google LLC		https://www.google.com/sheets/about/
Laptop			Any computer that can run the eye tracking system software.
Mangold Software Suite	Mangold		Software interface used for the Eye tracking device. Any Software that outputs the data with system time values can be used.
Mouse			Any mouse capable of clicking and dragging with simple movements should be compatible. Human interfaces analogous to a mouse with the same capabilities, such as a touchscreen or pointer, should be compatible, but may behave differently.
Vt3mini	EyeTech Digital Systems		60 Hz. Any working Eye Tracking device should be compatible.