使用眼动追踪分析冲浪运动员的视觉模式

在Vision in Motion (VIM),几名来自不同体育科学领域的研究人员将他们现有的研究范式结合起来,通过眼动追踪和动作分析技术对冲浪运动中的感性认知技能进行了研究。研究获得的洞察将通过优化运动员的知觉与动作模式来帮助他们提高效能。

研究背景

冲浪运动通常是在动态的环境中进行的,冲浪运动员的注意力对冲浪表现有着巨大的影响。在体育运动研究中,对兴趣区(AOI)的注视点数量和注视时间统计已被证实是能够对视觉行为模式进行量化的有效工具。

该研究使用Tobii Pro的眼动追踪设备在两年半的时间里进行了五次实验(包括多种实验环境,各类冲浪运动员),以获得与冲浪运动的感性认知技能相关的研究洞察。本研究的目标有两个,一是获得专业和业余冲浪运动员量化的视觉行为模式,第二是研究人员希望测试在为Tobii Pro Glasses 2眼动仪设计的冲浪水房系统中研究的可行性。

Four people perform surf runs while wearing Tobii Pro Glasses 2.

VIM项目的执行机构是媒体管理部 (德国大媒体应用技术大学,MHMK) 和体育心理学部(德国慕尼黑工业大学,TUM)。此外,澳大利亚冲浪运动效能研究中心(ECU, Australia) 和运动与健康科学学院 (澳大利亚埃迪斯科文大学)也参与到了这项合作研究中。本研究的发起人有 Prof. Dr. Guido Ellert (MHMK),Dr. Tom-Nicolas Kossak (TUM), Dr. Jeremy Sheppard (HPC- ECU), Martin Walz (TUM), Simon Dallwig (MHMK)和Paul Günther (MHMK B.A Student)。 

Tobii Pro eye tracking technology is used to analyze surfers’ gaze patterns

研究工具与方法

本研究使用了Tobii Pro Glasses 2眼动仪,因为它可以在真实实验环境中无干扰地捕捉到运动员的视觉感知数据。此外,研究人员为了在水中实验环节保护眼动仪,专门为眼动仪做了一套防水系统。研究还使用了一台Tobii Pro T60 XL 屏幕式眼动仪来获得业余、进阶和专业冲浪选手的感知与预测模式的洞察。

Calibrating a professional surfer prior in situ eye tracking test with Tobii Pro Glasses 2.
A water-housing system built to protect the Tobii Pro Glasses 2 eye tracker during surfing study.
Tobii Pro Glasses 2 eye tracker is used to analyze surfers’ gaze patterns

第一个测试是在西班牙圣塞瓦斯蒂安Wavegarden进行的。这里有稳定的人造海浪,为使用加了防水系统的Pro Galsses 2展开的第一个测试提供例如绝佳的环境。 

另一个VIM研究是在位于德国慕尼黑的Eisbach(一条众所周知的适合冲浪的河流)。两名专业冲浪运动员和两名业余运动员参与了此研究,每人执行两次冲浪。他们的任务是每次冲浪做五次“滑行”动作。使用Pro Glasses 2眼动仪来采集眼动数据,使用Tobii Pro Glasses Analyzer软件进行数据分析。使用Tobii I-VT注视点过滤器对记录下来的眼动数据进行处理,将其归类为注视和其他眼动行为。

“配备了Tobii Pro Glasses 2眼动仪和新建的水房系统,我们可以通过将感知训练与其他训练项目结合,使冲浪运动员的技能提升到一个新的高度。”

Prof. Dr. Guido Ellert, Macromedia University

可穿戴眼动追踪揭示出不同的眼动模式

在此段视频中,专业运动员看起来更加自信。在跳上冲浪板时,他始终在看前方将要移动的浪尖。 通过外部视频(头部位置)和Pro Glasses 2眼动仪的眼动数据回放可以验证这种行为。

业余运动员相对表现得较不自信。在跳上冲浪板时,他立刻向下看,注意力主要集中在保持平衡性而不是运动本身相关的要素。在外部视频记录中,业余冲浪运动员不断地向下看,在眼动回放视频中也可以发现这种行为。

一些从研究中获取的可视化结果示例:

专业运动员的眼动模式更加协调且注意力较集中,而相比之下,业余冲浪运动员的注视轨迹显示出更多的注视点数量和一种不协调的眼动模式,

Gazeplots visualizing gaze behaviors of expert versus novice surfers.

从两位专业冲浪运动员做“滑行”的注视轨迹图和热点图来看,他们的眼动行为模式是相似的。

Gazeplots and heatmaps visualizing gaze behavior of  two expert surfers.

研究结论

“通过眼动追踪技术带来的全新洞察,我们能够有效降低专业体育效能和其他复杂系统的学习时间。”

Prof. Dr. Guido Ellert, Macromedia University
Bede Durbidge, professional surfer wearing Tobii Pro Glasses 2 eye tracker.

“这些数据太棒了,我和研究团队认为这些数据非常的特别。当我参与到这个研究项目中时非常的兴奋。我能够成为此研究团队中的一员是非常幸运的,我已经迫不及待地向看到从这些数据中产产出的结论了。"

Bede Durbidge, Pro Surfer, World Surf League
Macromedia University logo.

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