Bachelorarbeiten f√ľr Bioinformatik

  1. Saccade Bundles
  2. Automatisierter Scanpath Vergleich
  3. Klassifikation emotionaler Zustände durch Herzratenvariabilität
  4. Anwendung bekannter Algorithmen zur Klassifikation von Augenbewegungen aus Messdaten von Realfahrten bei der Daimler AG

Saccade Bundles

This project is about applying (and probably adjusting) a linear time clustering algorithm for brain fiber activity to work with saccadic trajectories. The result will be a clustering of saccades (= saccade bundle).

The algorithm will be applied to eye-tracking data recorded while viewing fine art and while driving. These bundles could give insight into the perception of art (e.g. do saccades follow composition lines) and can be used to quantify saccadic distributions and traversals towards different interesting areas for driving (e.g. control gaze towards the rear mirror). The algorithm will be included in our eye-tracking data analysis software EyeTrace.

Ansprechpartner: Dr. Thomas K√ľbler

Automatisierter Scanpath Vergleich

Beschreibung:
Menschen können ihre Aufmerksamkeit gezielt lenken. Eine Methode diese Aufmerksamkeitszuweisung aufzuzeichnen sind Eye-Tracking Aufnahmen: Objekte, die momentan interessant sind, werden mit den Augen fixiert. Oftmals ist es nicht nur interessant, wohin einzelne Individuen ihre Aufmerksamkeit lenken, sondern auch ein Vergleich zwischen Individuen oder verschiedenen Zeitpunkten. Hierzu werden diese auf einfache Elemente reduziert: Fixationen und Sakkaden (schnelle Augenbewegungen). Die zeitliche Abfolge und räumliche Position von Fixationen und Sakkaden nennt man Scanpath. Aktuelle Vergleichsmetoden basieren auf zwei verschiedenen Ansätzen:

  • Umwandlung des Scanpaths in eine String-Repr√§sentation und Anwenden bioinformatischer String-Alignment Techniken.
  • Vergleich der Scanpaths als Vektorpfad.

Beide Methoden zeichne sich durch massive Einschränkungen und sehr begrenzte Anwendbarkeit aus: Sie funktionieren generell nur bei einfachen Scanpaths und unbewegtem Betrachter gut. Deshalb ist die Analyse von Hand noch immer sehr verbreitet, obwohl hierdurch Objektivität verloren geht und viel Zeit nötig ist.

Aufgabenstellung:
Ziel dieser Arbeit ist die Verbesserung bestehender Scanpath Vergleichsmethoden. Dies beinhaltet zum einen das Finden geeigneter Distanzmetriken, zum anderen die Anwendung von Pattern-Recognition Verfahren. Das Erkennen und Wiederfinden kurzer Wiederholter Muster (Schulterblick oder Blick in den R√ľckspiegel beim Autofahren) k√∂nnte die momentane Verfahren deutlich verbessern.

Ansprechpartner: Jun.-Prof. Dr. Enkelejda Kasneci, Dr. Thomas K√ľbler

Klassifikation emotionaler Zustände durch Herzratenvariabilität

Beschreibung:

Der Ausdruck und das Verstehen von Emotionen stellen nicht nur √úberleben sondern auch unser Wohlbefinden im t√§glichen Leben sicher. Menschliche Kommunikation und damit Entscheidungsfindungen basieren stark auf Emotionen. Wissenschaftler erforschen diesen Sachverhalt im Feld Mensch-Computer Interaktion,umdieInteraktionzwischenMenschen und elektronischen Gera ?ten zu verbessern. Mit dem Aufkommen von kosteng√ľnstiger mobiler Hardware, welche es erlaubt die Herzaktivit√§t oder andere k√∂rperliche Signale aufzuzeichnen, ist das Interesse solche Informationen in Alltagsger√§tschaften wie Smartphones zu integrieren stetig gestiegen. Neben der quantified-self Bewegung hat der wissenschaftliche Aspekt automatisiert k√∂rperliche Signale in Kommunikationshilfen f√ľr bewegungseingeschr√§nkte Menschen zu integrieren hohe Wichtigkeit.

Ziele:

Die Ziele dieser Thesis sind zweifältig. Analyse bereits aufgenommener Herzaktivitätdaten durch Herzratenvariabilität bezogen auf drei unterschiedliche emotionale Zustände, i.e. angenehm, neutral, unangenehm. Automatisierte Klassifikation dieser Merkmale in geeignetem maschinellem Lernansatz.

Ansprechpartner: Dirk Tassilo Hettich

Anwendung bekannter Algorithmen zur Klassifikation von Augenbewegungen aus Messdaten von Realfahrten bei der Daimler AG

Beschreibung:
Bei der Bestimmung der visuellen Aufmerksamkeit eines Fahrers spielen Augenbewegungen, insbesondere Fixationen und Sakkaden, eine entscheidende Rolle. Zur Erkennung dieser Augenbewegungen auf Basis eines Kamerasignals sind in den letzten Jahren verschiedene Algorithmen entwickelt worden. Inwieweit diese Algorithmen auch bei Messdaten geringerer Qualität, wie z.B. aus Realfahrten, zuverlässige Ergebnisse liefern, muss jedoch evaluiert werden.

 

Aufgabenstellung:
Nach der Einarbeitung in den Stand-der-Technik, sollen bestehende Verfahren zur Klassifikation der Augenbewegungen in MATLAB re-implementiert werden. In einem ersten Schritt sollen diese Algorithmen auf Kameradaten h√∂herer Qualit√§t aus Fahrsimulatorfahrten angewendet und mit den Ergebnissen aus der Literatur verglichen werden. Anschliessend werden sie auf reale Fahrdaten erwarteter Serienqualit√§t angewendet und ggf. an diese Daten geringerer Qualit√§t angepasst. Zudem werden die Algorithmen in ein online-f√§higes Simulinkmodell zur Verwendung im Versuchstr√§ger √ľbertragen werden.

Ansprechpartner: Jun.-Prof. Dr. Enkelejda Kasneci