Tvorba nástroje pro generování sekvenčních grafů z eye-tracking dat

Bc. Michaela VOJTĚCHOVSKÁ

Diplomová práce

Development of a tool for generating sequence charts from eye-tracking data

Anotace:

Eyetracking se stal populární metodou v mnoha oborech; psychologii, medicíně či didaktice, a je také široce používán pro studium uživatelského chování při čtení map v kartografii. Sekvenční grafy jsou běžnou metodou pro vizualizaci eyetracking dat. Možnosti existujících softwarových řešení pro jejich generování jsou však velmi omezené, zejména pokud oblasti zájmů (AOI) v datech jsou dynamické. To vedlo v minulých studiích k časově velmi náročnému procesu tvorby těchto grafů. Z toho důvodu byla vytvořena webová aplikace GazePlotter, která automaticky vytváří sekvenční grafy přímo z exportů eyetracking softwarů Tobii Pro Lab, SMI BeGaze, OGAMA a GazePoint Analysis. Vytvořené grafy jsou interaktivní, podporují dynamické AOI a jsou přizpůsobitelné. Kupříkladu lze vykreslit data na tři druhy os či měnit vlastnosti AOI. Data z aplikace je možné exportovat do rastrové i vektorové grafiky, stejně tak i do nástroje ScanGraph pro analýzu vzájemné podobnosti participantů. Aplikaci je jakožto progresivní webovou aplikaci (PWA) možné spustit v různých webových prohlížečích na zařízeních s různými operačními systémy. Jelikož nevyžaduje pro svůj chod přístup ke vzdálenému serveru, lze ji také stáhnout pro off-line použití. Modulární a snadno rozšiřitelný TypeScript kód aplikace, který byl vytvořen iterativním způsobem na základě požadavků eyetracking komunity, je distribuován jako open-source. Výzkumníci díky tomu mohou přidávat další funkce, či vyvíjet své vlastní paralelní verze. Správná funkčnost aplikace byla průběžně úspěšně verifikována na reálných eyetracking datech na základě cross-browser a unit testingu. Efektivita nástroje pak byla ověřena komparací s proběhlými kartografickými studiemi používající sekvenční grafy. V jednom z případů, kdy byla použita dynamická AOI, se podařilo proces tvorby sekvenčního grafu zkrátit z několika hodin na jednotky minut. Výsledná vizualizace navíc byla dále interaktivnější a přizpůsobitelnější. Aplikace byla rovněž již ve svých betaverzích využita pro několik vědeckých prací na Univerzitě Palackého v Olomouci. GazePlotter se na základě výše zmíněného ukázal jako inovativní a flexibilní nástroj, mezi jehož benefity se řadí zvýšení produktivity výzkumníků analyzujících AOI v eyetracking datech. Vytvořený nástroj, dostupný na https://gazeplotter.com, má tak potenciál zefektivnit výzkum v mnoha vědních oborech, nejen v kartografii.

Abstract:

Eyetracking has become a popular method in many fields, including psychology, medicine, and education, and is widely used to study user behavior when reading maps in cartography. Sequential graphs (or scarf plots) are a typically observed method for visualizing eyetracking data. However, the existing software has limitations in generating these graphs, especially with dynamic areas of interest (AOI) in data. These limitations have led to a time-consuming process in previous studies to create these graphs. To address this, the newly created web application GazePlotter automatically creates sequential graphs from eyetracking software exports, including Tobii Pro Lab, SMI BeGaze, OGAMA, and GazePoint Analysis. These graphs are interactive, support dynamic AOIs, and are customizable. For example, users can plot data on three axes types or change properties of AOIs. They can also export data from the application to raster and vector graphics. Data export to the ScanGraph tool allows users further analyze the similarity between an experiment's participants. GazePlotter, thanks to being a progressive web application (PWA), enables users to launch it across various web browsers and devices with different operating systems. Since the app does not require access to a remote server, users can also download it for offline use. The modular and easily extensible TypeScript app's code iteratively developed based on the demands of the eyetracking community, is distributed as open-source. Researchers can therefore add additional features or create their parallel versions themselves. Continuous cross-browser and unit testing on laboratory eyetracking data ensured the correct functionality of the app. A comparison with previous cartographic studies that used sequential graphs then successfully verified the tool's efficiency. E.g., in one case with dynamic AOIs, the app reduced the required time for creating scarf plots from several hours to just a few minutes. The resulting visualization was also more interactive and customizable. In addition, several scientific studies at Palacký University in Olomouc have already used beta versions of the app for their purposes. Based on the above, GazePlotter has proven to be an innovative and flexible app whose benefits include increasing the productivity of researchers analyzing AOI eyetracking data. The created application, available at https://gazeplotter.com, can improve research in many fields, not just cartography.

Klíčová slova

eyetracking, sekvenční graf, oblasti zájmu (AOI), webová aplikace

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: RNDr. Stanislav Popelka, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Geoinformatika a kartografie / Geoinformatika a kartografie