建筑检查期间的眼动追踪提供了专家如何思考的见解

由于自然灾害或结构设计不当导致建筑物倒塌后，安全检查员必须进入建筑物评估损坏情况，然后才能返回。宾夕法尼亚州立大学建筑工程系的研究人员通过使用眼动追踪软件分析他们的注视模式，研究了建筑检查员如何进行安全评估。最终，眼球追踪数据可用于对无人机等自主机器人进行编码，以代替人类进行建筑评估。

研究人员的结果发表在《科学报告》上。

“我们正在寻找一种方法来捕捉检查员如何思考并在建筑工地上进行评估，以了解他们的意图和诊断选择，”通讯作者、建筑工程助理教授丽贝卡·纳波利塔诺 (Rebecca Napolitano) 说。“研究他们在建筑物的某些点上看的位置以及持续多长时间可以帮助我们做到这一点。”

研究人员要求 10 名建筑工程研究生佩戴 Tobii 眼动追踪眼镜评估两个建筑立面。眼镜有两个摄像头，可以同时测量运动和定位。一个摄像头面向物体，另一个摄像头对准用户的眼睛以测量瞳孔扩张和注视方向。

研究参与者被给予无限的时间来评估宾夕法尼亚州中部两座钢结构建筑外墙的两个部分。研究人员根据建筑物的各种可观察问题选择了这些地点，包括植物生长、油漆剥落、砖块退化、裂缝、水冷和侵入以及地基侵蚀。

参与者——他们都有一些建筑诊断经验，并在建筑检查实验之前接受过相同的培训——花不同的时间注视立面的不同点。有些人错过了更明显的问题，并长时间关注较小的问题，例如裂缝。

“有些问题或多或少很明显，最终每个人都发现了大部分相同的东西，但他们的练习方法却大不相同，”纳波利塔诺说。“我们了解到，人们在看待结构时会根据自己的背景产生偏见。”

Napolitano 说，习惯于寻找某些问题(例如水渍)的人会在该特定问题上花费更多时间。

据研究人员称，该结果不同于其他进行眼动追踪评估的研究，例如医学成像研究和心理学。这些领域的专家被证明在页面的每个点上花费相同的时间，包括遇到异常时。另一方面，建筑检查参与者倾向于更长时间地关注可观察到的问题。

研究人员表示，人们对建筑物的评估方式存在广泛差异，这给无人机编码执行相同检查带来了挑战。

“由于研究参与者的结果如此不同，因此很难对所有数据取平均值，”纳波利塔诺说。“但这是了解检查员如何思考的一小步，其长期目标是创建一种算法来通知无人机。”

未来，研究人员计划进行另一项眼动追踪实验，这次使用 3D 刺激，例如建筑物内部的房间，而不是被认为是 2D 的建筑物立面。为了实现这一目标，Napolitano 实验室的一些成员在 访问肯塔基州梅菲尔德期间收集了损坏结构内的样本 3D 眼动追踪数据， 该地区在 2021 年 12 月的龙卷风过后，该小组打算对其进行分析和编码。

“我们计划使用收集到的现场数据来创建合成数据，然后我们可以使用这些数据来了解更多关于人机关系的信息，”Napolitano 说。

除了 Napolitano 之外，合著者还包括宾夕法尼亚州立大学建筑工程博士生 Muhammad Rakeh Saleem 和协助统计分析的罗得岛 Chariho 地区高中数学教师 Robert Mayne。

国家科学基金会支持这项工作。