Eyes on the Road : Eye Movements and the Visual Control of Locomotion in Curve Driving

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-9646-4
Title: Eyes on the Road : Eye Movements and the Visual Control of Locomotion in Curve Driving
Author: Lappi, Otto
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Behavioural Sciences, Institute of Behavioural Sciences, Kognitiotiede
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2013-12-07
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-9646-4
http://hdl.handle.net/10138/42225
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The thesis presents three studies on the visual control of locomotion. Each investigates the visual behaviour of human subjects driving a car. The focus is on the basic visual behaviours involved in the task of negotiating bends in a road car, at normal road speeds. The aim was to investigate the properties of visual behaviour relevant to the two predominant classes of visual steering models in the lite¬rature: tangent point models, and future path models. Study I is the first on-road study where the visual projection of the future path in the field of view is modeled explicitly, enabling a re-evaluation of the generality of the tangent point hypothesis and its methodological grounds based on simple area of interest (AOI) measures incapable of producing decisive evidence, prompting the need for complementary data. Empirically and theoretically, the future path can be considered a potential gaze target that is as equally valid as the tangent point. Study II is the first on-road study to demonstrate optokinetic nystagmus (periodic, slow eye movements) in curve-driving. Combining eye-movement data with vehicle telemetry, we were able to show that the fixations lose their pursuit-like appearance, and are stable relative to real allocentric locations. Study III used these optokinetic pursuit movements as a means to empirically contrast the tangent point and future path models. We found that 1) the gaze position was typically above the tangent point, and displays a large horizontal variation in relation to it, being spread into the far zone along the future path, 2) the optokinetic pursuit had a horizontal component in the direction opposite to the bend and 3) the magnitude of the horizontal component of the pursuit movements was approximately equal to one half of the vehicle yaw rate. All three observations are what one would predict given the hypothesis that the drivers were targeting fixed target points on the future path beyond the tangent point and tracking them with pursuit eye movements, but difficult to reconcile with a tangent point strategy. This pattern of results in the three studies is consistent with the drivers targeting points on the future path instead of, or in addition to, the tangent point. This challenges the generality of the tangent point hypothesis as an account of where we look when we steer.Kuljettajan silmänliikkeet avain mutkanlukutaitoon --- Jokainen autoilija tietää omasta kokemuksesta, että kaarreajossa on syytä pitää katse tiessä . Mutta miten kuljettajan katse itse asiassa ohjaa autoa läpi kaarteen? Kognitiotieteilijä Otto Lapin Helsingin yliopiston käyttäytymistieteellisessä tiedekunnassa tarkastettava väitöskirjatutkimus paljastaa olennaisesti uusia ulottuvuuksia silmänliikkeistä kaarreajossa. Tutkimuksen lähtökohtana on alun perin 1994 Nature-lehdessä julkaistu artikkeli Where we look when we steer , ja sen pohjalta laaditut ohjausmallit. Otto Lapin tutkimus asettaa kriittiseen valoon alalla 20 vuotta vallalla olleen käsityksen kaarreajossa käytetyistä visuaalisista strategioista. Lappi tutkimusryhmineen analysoi uudella ja innovatiivisella tavalla pieniä ja hienovaraisia silmänliikkeitä, joita kuljettaja tekee kaarteessa ajaessaan. Nämä optokineettiset silmänliikkeet ovat vain murto-osasekunnin mittaisia ja täysin tiedostamattomia. Yksi väitöskirjan osatutkimuksista osoittikin ensimmäisenä maailmassa, että näitä aikaisemmin vain simulaattoritutkimuksissa todennettuja silmänliikkeitä esiintyy myös luonnollisessa ajamisessa. Toisessa osatutkimuksessa näitä silmänliikkeitä analysoimalla tutkittiin sitä, kuinka kuljettaja ennakoi tulevaa ajolinjaansa kaarteessa. Tulokset perustuvat Helsingin yliopiston Liikennetutkimusyksikössä kehitettyihin uraauurtaviin silmänliikkeiden analyysimenetelmiin. Jo 90-luvulta asti silmänliikkeitä on pystytty mittaamaan tarkasti ja luotettavasti normaalin ajamisen aikana. Kuitenkin vasta aivan viime vuosina luonnollisessa ympäristössä tapahtuvan käyttäytymisen laskennalliset mallinnusmenetelmät ovat edenneet tasolle, jossa eri teoreettisia malleja silmänliikkeiden ja ohjauksen taustalla olevista kognitiivisista ja hermostollisista perusmekanismeista voidaan ryhtyä koettelemaan oikeassa ajoympäristössä tehdyin kokein. Vaikka autolla ajamisen käyttäytymistä ja fysiologiaa on tutkittu lähes sadan vuoden ajan, monet aivan perustavanlaatuiset kysymyksetkin odottavat yhä lopullista ratkaisuaan. Nyt käsillä oleva tutkimus antaa uutta tietoa katseen avulla tapahtuvasta toiminnanohjauksesta kaarreajossa, ja avaa uusia mahdollisuuksia liikkumisen ohjaukseen liittyvien perusprosessien tutkimiseen luonnollisessa toimintaympäristössä myös liikenteen ulkopuolella (esim. urheilu). Tarkempi tieto näkö- ja liikejärjestelmän toiminnallisista yhteyksistä todellisessa liikkumisympäristössä on merkittävää mm. kuljettajaa avustavien teknisten järjestelmien kehityksessä. Liikenneturvallisuuden näkökulmasta se, miten kuljettaja poimii ympäristöstä oikean ajolinjan ja ajonopeuden valinnan kannalta olennaista informaatiota mutkanlukutaito voi olla taustatekijä varsinkin nuorten ja kokemattomien kuljettajien suistumisonnettomuuksissa.
Subject: kognitiotiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
lappi_dissertation.pdf 11.76Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record