Classification of Driver Cognitive Load: Exploring the Benefits of Fusing Eye-Tracking and Physiological Measures
Notice bibliographique
Résumé
In-vehicle infotainment systems can increase cognitive load and impair driving performance. These effects can be alleviated through interfaces that can assess cognitive load and adapt accordingly. Eye-tracking and physiological measures that are sensitive to cognitive load, such as pupil diameter, gaze dispersion, heart rate (HR), and galvanic skin response (GSR), can enable cognitive load estimation. The advancement in cost-effective and nonintrusive sensors in wearable devices provides an opportunity to enhance driver state detection by fusing eye-tracking and physiological measures. As a preliminary investigation of the added benefits of utilizing physiological data along with eye-tracking data in driver cognitive load detection, this paper explores the performance of several machine learning models in classifying three levels of cognitive load imposed on 33 drivers in a driving simulator study: no external load, lower difficulty 1-back task, and higher difficulty 2-back task. We built five machine learning models, including k-nearest neighbor, support vector machine, feedforward neural network, recurrent neural network, and random forest (RF) on (1) eye-tracking data only, (2) HR and GSR, (3) eye-tracking and HR, (4) eye-tracking and GSR, and (5) eye-tracking, HR, and GSR. Although physiological data provided 1%–15% lower classification accuracies compared with eye-tracking data, adding physiological data to eye-tracking data increased model accuracies, with an RF classifier achieving 97.8% accuracy. GSR led to a larger boost in accuracy (29.3%) over HR (17.9%), with the combination of the two factors boosting accuracy by 34.5%. Overall, utilizing both physiological and eye-tracking measures shows promise for driver state detection applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».