Influences of dwell time and cursor control on the performance in gaze driven typing

In gaze controlled computer interfaces the dwell time is often used as selection criterion. But this solution comes along with several problems, especially in the temporal domain: Eye movement studies on scene perception could demonstrate that fixations of different durations serve different purposes and should therefore be differentiated. The use of dwell time for selection implies the need to distinguish intentional selections from merely per-ceptual processes, described as the Midas touch problem. Moreover, the feedback of the actual own eye position has not yet been addressed to systematic studies in the context of usability in gaze based computer interaction. We present research on the usability of a simple eye typing set up. Different dwell time and eye position feedback configurations were tested. Our results indicate that smoothing raw eye position and temporal delays in visual feedback enhance the system's functionality and usability. Best overall performance was obtained with a dwell time of 500 ms

Investigating gaze-controlled input in a cognitive selection test

In the field of aviation, there is a growing interest in developing more natural forms of interaction between operators and systems to enhance safety and efficiency. These efforts also include eye gaze as an input channel for human-machine interaction. The present study investigates the application of gaze-controlled input in a cognitive selection test called Eye Movement Conflict Detection Test. The test enables eye movements to be studied as an indicator for psychological test performance and uses eye gaze as an input modality. Participants have to detect potential conflicts between aircraft and mark them using gaze input. In order to differentiate between eye movements related to the conflict detection task and fixations as commands (Midas touch problem), conflicts are first selected (pre-activated) and then marked (activated). Pre-activation is indicated by a color change from the border to the middle within the respective field. Unintended pre-activation can be interrupted by a saccade to another location. Different dwell times have been tested for pre-activation and activation in order to find an appropriate configuration for the participants. First results from pilot and air traffic controller applicants will be presented. The potential contribution of eye movements in the selection of aviation staff will be discussed

Das Deutsche unter dem Aspekt der Mehrsprachigkeit in Marokko

Bei der Arbeit handelt es sich um eine Untersuchung der Mehrsprachigkeit in Marokko und deren Auswirkungen auf das Erlernen der Fremdsprache Deutsch. Dafür wurden sechs MarokkanerInnen in einem sprachenbiografischen Interview befragt. Zusätzlich erstellten sie Sprachenporträts zu ihrer persönlichen Mehrsprachigkeit

Ereignisbezogene Veränderungen der visuellen Fixationsdauer

Der Ansatz der Arbeit lässt sich auf zwei Gebiete aus der Blickbewegungsforschung zurückführen. Einerseits basieren die Studien auf Experimenten zum remote distractor effect, andererseits auf Untersuchungen beim Lesen bzw. der Wahrnehmung komplexer Szenen. Innerhalb beider Ansätze findet eine Analyse der Auswirkungen unterschiedlichen Reizmaterials (z.B. Texte oder Bilder) auf die Fixationsdauer statt. Aktuelle Erklärungsansätze werden im Bezug zu den gefundenen Ergebnissen dargestellt und kritisch bewertet. Anhand der Ergebnisse einer Voruntersuchung wird vorgeschlagen, die gefundenen Effekte im Rahmen der Orientierungsreaktion (OR) zu betrachten. In einer Serie von vier Untersuchungen wird dargelegt, dass die Dauer von Fixationen auch durch externe Ereignisse moduliert wird. In der ersten Untersuchung wurden die zeitlichen Aspekte des Distraktoreffekts untersucht. Dafür erschienen Distraktoren mit verschiedenen Latenzen nach Fixationsbeginn. Zusätzlich wurde untersucht, welche Auswirkungen unterschiedliche Distraktormodalitäten (visuell und akustisch) zeigen. Die Ergebnisse demonstrierten eine deutliche Verlängerung der jeweils vom Distraktor betroffenen Fixation für alle Latenzen. Für Distraktoren beider Modalitäten zeigte sich eine vergleichbare Verlängerung betroffener Fixationen. Bei der zweiten Untersuchung wurde für visuelle Distraktoren geprüft, inwieweit sich die vorgeschlagene Interpretation im Rahmen der OR bestätigen lässt. Dafür wurde der Effekt hinsichtlich einer Habituation untersucht. Für die Studie wurden Distraktoren mit zwei verschiedenen Latenzen auf umweltbezogenen vs. retinal fixierten Koordinaten präsentiert. Die Ergebnisse zeigten, dass eher Störungen auf gleichen retinalen Positionen eine Abnahme des Effektes zur Folge haben (also habituieren). Für Distraktoren auf konstanten Bildpositionen konnte keine systematische Abnahme des Distraktoreffektes gemessen werden. Für die dritte Untersuchung wurden Augenbewegungen und blickkontingente ereigniskorrelierte Potentiale (EKP?s) parallel aufgezeichnet. Bisher liegen keine Erkenntnisse vor, wie anhand von Parametern der Augenbewegungen Habituation nachweisbar ist, die Abnahme der N1-Komponente der EKP?s hingegen gilt als etablierter Nachweis einer Habituation. Die Ergebnisse zeigten, neben der Verlängerung der Fixationsdauer für visuelle und akustische Distraktoren, eine deutliche Auswirkung auf die N1-Komponente. Bei der Prüfung der Habituation über die betrachteten Bilder zeigte sich eine Verringerung des Effektes in der Fixationsdauer und der N1-Komponente. Auf Schwierigkeiten in Bezug auf den Nachweis einer ausgeprägten Habituation wurde an entsprechender Stelle hingewiesen. Die letzte Studie (N=1) testete, ob sich die Neuinterpretation des Effektes mit neurophysiologischen Erkenntnissen vereinbaren lässt. Bei dem Probanden wurde aufgrund eines Unfalls eine Schädigung des frontalen Augenfeldes (FEF) angenommen. Es wurden Distraktoren links, rechts, ober- und unterhalb des Fixationsorts dargeboten. Beim ersten Versuch, 12 Monate nach dem Unfall, zeigte sich für Distraktoren links des Fixationsortes keinerlei Verlängerung der betroffenen Fixationen. Beim zweiten Versuch, acht Monate später, zeigte sich der Distraktoreffekt auf allen Positionen. Dies lässt sich als Unterstützung der Annahme einer Schädigung der FEF interpretieren, da sich in verschiedenen Studien selbst bei operativer Entfernung der FEF eine deutliche Verringerung der entstandenen Defizite nach einigen Wochen zeigte. Mögliche Alternativen der dargestellten Interpretation wurden an entsprechender Stelle diskutiert. Diese Untersuchungen bestätigen, dass sich ereignisbezogene Verlängerungen der visuellen Fixationsdauer mit dem Rahmenkonzept der OR in Verbindung bringen lassen. Es gilt jedoch zu berücksichtigen, dass eine Reihe weiterer Einflussfaktoren an der Modulation des Effektes beteiligt sind, obwohl es sich offenbar um eine Reaktion subkortikalen Ursprungs handelt

Der Holomorphe Hörmander Funktionalkalkül

The topic of this thesis is functional calculus in connection with abstract multiplier theorems. In 1960, Hörmander showed how the uniform boundedness of certain integral means of a function m in L ∞ (R^d) and its weak derivatives imply that m yields a bounded Lp -Fourier multiplier. Nowadays, this is known as the Hörmander multiplier theorem, sometimes Hörmander--Mikhlin multiplier theorem. A noteworthy detail is that a radial function m(|x|) satisfies Hörmander's condition if and only if m (|x|²) does. Hence, Hörmander's theorem is also a result on the functional calculus of the negative Laplacian -Δ. Hörmander's result has inspired a lot of research, and authors have also proven similar results for other operators such as certain Schrödinger operators, Sublaplacians on Lie groups, and later certain differential operators on spaces of homogeneous type. For us, the work of Kriegler and Weis is of particular interest. Starting with the PhD thesis of Kriegler in 2009, they showed how abstract multiplier theorems can be proven in a more general context. Namely, considering a certain class of 0-sectorial and 0-strip type operators on a general Banach space, one can construct an abstract Hörmander functional calculus based on the classical holomorphic calculus. Then, by using probalistic techniques from Banach space geometry involving so-called R-boundedness one can derive multiplier results in this generalized setting. In 2001, García-Cuerva, Mauceri, Meda, Sjögren, and Torrea proved an abstract multiplier theorem for generators of symmetric contraction semigroups, where a bounded Hörmander calculus is inferred from growth conditions on the imaginary powers of the generator. As the considered operators need not be 0-sectorial, this result is not covered by the methods of Kriegler and Weis. However, the result is based on Meda's earlier work, where he derived a bounded Hörmander if the given imaginary powers only grow polynomially fast. In this case, the operator is 0-sectorial, and Kriegler and Weis were able to recover the result while improving the order of the calculus. In this thesis, we introduce a generalized class of Hörmander functions defined on strips and sectors. Based on this and the classical holomorphic calculus, we construct a holomorphic Hörmander calculus for a class of operators which may also have strip type or angle of sectoriality greater than zero. The main result is a generalization of the multiplier theorem of García-Cuerva et al. to Banach spaces of finite cotype and Banach spaces with Pisier's property (α), where we retain and even improve the order given by Kriegler and Weis for the 0-sectorial case.Das Thema dieser Dissertation ist Funktionalkalkül in Verbindung mit abstrakten Multiplikatorsätzen. In 1960 hat Hörmander gezeigt, wie die gleichmäßige Beschränktheit bestimmter Integralmittel einer Funktion m in L ∞ (R^d) und ihrer schwachen Ableitungen bereits liefert, dass m ein beschränkter Lp -Fourier-Multiplikator ist. Heutzutage ist dieser Satz bekannt als der Multiplikatorsatz von Hörmander, manchmal Multiplikatorsatz von Hörmander--Mikhlin. Ein besonderes Detail ist, dass eine radiale Funktion m (|x|) die gegebene Bedingung von Hörmander genau dann erfüllt, wenn es die Funktion m (|x|²) tut. Damit ist der Satz von Hörmander auch ein Ergebnis über den Funktionalkalkül des negativen Laplaceoperators -Δ. Hörmanders Resultat hat viel Forschung inspiriert, und viele Autoren haben ähnliche Sätze auch für andere Operatoren beweisen können, wie zum Beispiel gewisse Schrö- dingeroperatoren, Sublaplaceoperatoren auf bestimmten Lie-Gruppen, und später gewisse Differentialoperatoren auf Räumen vom homogenen Typ. Von besonderem Interesse ist für uns die Arbeit von Kriegler und Weis. Beginnend mit Krieglers Dissertation in 2009, zeigten die beiden, wie abstrakte Multiplikatorsätze in einem allgemeineren Kontext bewiesen werden können. Nämlich kann man für eine bestimmte Klasse von 0-sektoriellen und 0-Streifentyp Operatoren einen abstrakten Hörmanderkalkül basierend auf dem klassischen holomorphen Kalkül konstruieren. Multiplikatorsätze können dann mithilfe von probablistischen Mitteln abgeleitet werden. Hierbei spielt die sogenannte R-Beschränkheit eine wichtige Rolle. In 2001 haben García-Cuerva, Mauceri, Meda, Sjögren und Torrea einen abstrakten Multiplikatorsatz für Erzeuger symmetrischer Kontraktionshalbgruppen bewiesen, der aus gewissen Wachstumsbedingungen an die imaginären Potenzen des Erzeugers einen beschränkten Hörmanderkalkül schließt. Da die auftretenden Operatoren nicht zwingend 0-sektoriell sein müssen, wird dieses Ergebnis nicht von den Mitteln von Kriegler und Weis abgedeckt. Allerdings basiert der Satz auf einem früheren Resultat von Meda, in dem er einen beschränkten Hörmanderkalkül folgert, wenn die gegebenen imaginären Potenzen höchstens polynomiell wachsen. In diesem Fall ist der Operator 0-sektoriell, und Kriegler und Weis konnten Medas Ergebnis reproduzieren, wobei die Ordnung des Kalküls sogar verbessert wurde. In dieser Arbeit führen wir eine verallgemeinerte Klasse von Hörmanderfunktioen auf Streifen und Sektoren ein. Basierend hierauf und auf den klassischen holomorphen Funktionalkalkül wird einen abstrakter Hörmanderkalkül für eine gewisse Klasse von Streifentyp- und sektoriellen Operatoren konstruiert, deren Streifentyp oder Sektorialitätswinkel auch größer als null sein kann. Das Hauptresultat ist eine Verallgemeinerung des Multiplikatorsatzes von García-Cuerva et al. auf Banachräume mit endlichem Kotyp und Banachräume mit Pisiers Eigenschaft (α), wobei wir die verbesserte Ordnung von Kriegler und Weis aus dem 0-sektoriellen Fall erhalten und sogar verbessern

Feature-Specific Information Processing Precedes Concerted Activation in Human Visual Cortex

Current knowledge about the precise timing of visual input to the cortex relies largely on spike timings in monkeys and evoked-response latencies in humans. However, quantifying the activation onset does not unambiguously describe the timing of stimulus-feature-specific information processing. Here, we investigated the information content of the early human visual cortical activity by decoding low-level visual features from single-trial magnetoencephalographic (MEG) responses. MEG was measured from nine healthy subjects as they viewed annular sinusoidal gratings (spanning the visual field from 2 to 10° for a duration of 1 s), characterized by spatial frequency (0.33 cycles/degree or 1.33 cycles/degree) and orientation (45° or 135°); gratings were either static or rotated clockwise or anticlockwise from 0 to 180°. Time-resolved classifiers using a 20 ms moving window exceeded chance level at 51 ms (the later edge of the window) for spatial frequency, 65 ms for orientation, and 98 ms for rotation direction. Decoding accuracies of spatial frequency and orientation peaked at 70 and 90 ms, respectively, coinciding with the peaks of the onset evoked responses. Within-subject time-insensitive pattern classifiers decoded spatial frequency and orientation simultaneously (mean accuracy 64%, chance 25%) and rotation direction (mean 82%, chance 50%). Classifiers trained on data from other subjects decoded the spatial frequency (73%), but not the orientation, nor the rotation direction. Our results indicate that unaveraged brain responses contain decodable information about low-level visual features already at the time of the earliest cortical evoked responses, and that representations of spatial frequency are highly robust across individuals.Peer reviewe

VisME: Visual microsaccades explorer

This work presents a visual analytics approach to explore microsaccade distributions in high-frequency eye tracking data. Research studies often apply filter algorithms and parameter values for microsaccade detection. Even when the same algorithms are employed, different parameter values might be adopted across different studies. In this paper, we present a visual analytics system (VisME) to promote reproducibility in the data analysis of microsaccades. It allows users to interactively vary the parametric values for microsaccade filters and evaluate the resulting influence on microsaccade behavior across individuals and on a group level. In particular, we exploit brushing-and-linking techniques that allow the microsaccadic properties of space, time, and movement direction to be extracted, visualized, and compared across multiple views. We demonstrate in a case study the use of our visual analytics system on data sets collected from natural scene viewing and show in a qualitative usability study the usefulness of this approach for eye tracking researchers. We believe that interactive tools such as VisME will promote greater transparency in eye movement research by providing researchers with the ability to easily understand complex eye tracking data sets; such tools can also serve as teaching systems. VisME is provided as open source software

Eye typing in application: A comparison of two systems with ALS patients

A variety of eye typing systems has been developed during the last decades. Such systems can provide support for people who lost the ability to communicate, e.g. patients suffering from motor neuron diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS). In the current retrospective analysis, two eye typing applications were tested (EyeGaze, GazeTalk) by ALS patients (N = 4) in order to analyze objective performance measures and subjective ratings. An advantage of the EyeGaze system was found for most of the evaluated criteria. The results are discussed in respect of the special target population and in relation to requirements of eye tracking devices

Visual Fixation Durations and Saccade Amplitudes: Shifting Relationship in a Variety of Conditions

Is there any relationship between visual fixation durations and saccade amplitudes in free exploration of pictures and scenes? In four experiments with naturalistic stimuli, we compared eye movements during early and late phases of scene perception. Influences of repeated presentation of similar stimuli (Experiment 1), object density (Experiment 2), emotional stimuli (Experiment 3) and mood induction (Experiment 4) were examined. The results demonstrate a systematic increase in the durations of fixations and a decrease for saccadic amplitudes over the time course of scene perception. This relationship was very stable across the variety of studied conditions. It can be interpreted in terms of a shifting balance of the two modes of visual information processing