眼动行为

眼动行为（精选7篇）

眼动行为 篇1

0 引言

认知负荷(cognitive load)是指人在信息加工过程中所需要的心理资源的总量。Sweller等人在20世纪80年代提出了认知负荷理论(cognitive load theory)[1]。该理论认为,人进行信息加工的容量有限,只能同时对有限数量的信息进行加工。如果需要同时从事多种活动,认知资源就需要在不同任务间进行分配,如果所有活动需要的资源总量超过了个体的资源总量,就会出现资源不足,从而影响任务完成的效率,这就是认知超载(cognitive overload)。一些研究发现,认知负荷通过影响信息加工过程来影响人们的作业效率。

随着社会经济的发展和国人生活消费水平的提高,汽车的数量在急剧攀升。汽车在给人们带来方便的同时,其危险性也是与之相随的。据统计,2009年国内的交通事故造成7万人死亡,27万人受伤,直接经济损失达到9.1亿元。

驾驶是一项重要而特殊的多重任务作业,需要占用大量的心理资源。虽然驾驶人员知道在驾驶过程中需要集中注意,但通常还是因为各种活动而分心。造成驾驶人员分心的原因有很多,比如:与乘客说话、吃东西、抽烟、听收音机等[3]。尤其是近年来大量涌现的电子产品,吸引力更强,操作需时更长,更容易引起驾驶人员的分心。

已有研究表明,驾驶过程中使用导航仪、手机、收音机、DVD影音等设备会严重影响驾驶行为,具体表现为驾驶操作速度降低、反应时间变长、视线偏离路面、漏看信号灯等。这些外部干扰设备的出现,增加了个体驾驶过程中的认知负荷,从而影响了个体的驾驶行为表现。

目前普遍认为,司机出现的各种分心是造成交通事故的重要原因之一,一些研究探讨了这一现象,如:Klauer等人采用在汽车内安装传感器和摄像头的方式对此问题进行了真实情景研究,结果发现78%的碰撞都与司机对关键信息的注意不足有关。该研究还发现,驾驶过程中最主要的分心物是手机和掌上电脑[4]。

一些研究考察了认知负荷对驾驶行为的影响。Gugerty使用驾驶模拟器,探讨了工作记忆负荷对被试觉知车辆位置过程的影响。结果发现,在高密度的交通条件下(路上车辆多时),被试不能准确追踪较多的车辆[5]。另外,Nocera等人让被试完成模拟驾驶游戏任务,结果发现不同的认知负荷水平下被试的注视点分布模式存在显著差异,随着认知负荷的增大,注视点的分布趋于集中[6]。Lee等人使用中度保真驾驶模拟器探讨了认知负荷对驾驶过程中视觉注意的影响。实验要求被试在进行言语听觉任务的同时完成视觉搜索任务。结果发现,双任务条件下被试对车辆变化的敏感性降低,而且对自己判断的信心也降低[7]。此外,Recarte等人探讨了真实驾驶情境下认知负荷对驾驶行为的影响。结果表明,驾驶时打电话显著地干扰了驾驶行为[8]。综上可以看出,认知负荷的增加会导致个体的注意分散,不能对驾驶情境中的重要信息进行充分觉知,从而损害了司机的驾驶行为。

基于上述研究,本研究在前人研究的基础上继续探讨认知负荷对驾驶行为的影响。与已有研究相比,本研究在以下几个方面进行了改进:第一,本研究采用眼动记录技术,可以对驾驶员的眼睛运动情况进行实时分析,进而了解驾驶员驾驶过程中的心理特征[9]。第二,本研究以高仿真驾驶情景视频为材料,严格控制了实验中的一些无关影响因素,在一定程度上克服了已有研究材料上的缺陷。第三,本研究对认知负荷进行了进一步的操作,将其分为听觉负荷和视觉负荷2种形式,克服了已有研究没有将二者区分的缺陷。

本研究假设为:(1)听觉负荷会影响驾驶行为表现,听觉负荷越高,驾驶表现越差;(2)视觉负荷会影响驾驶行为表现,视觉负荷越高,驾驶表现越差;(3)听觉负荷和视觉负荷对驾驶行为的影响存在交互作用。

1 方法

1.1 被试

选取30名青年人作为被试,其中男性10名,女性20名,平均年龄为24.1岁。所有被试裸视或矫正视力正常,色觉正常,实验结束后获得一份礼品。

1.2 实验设计

研究为2(视觉负荷:高、低)×2(听觉负荷:有、无)两因素混合设计。视觉负荷为被试内变量,由驾驶情境视频中的车辆数目确定,7辆车为高负荷,4辆车为低负荷。听觉负荷为被试间变量,采用被试是否需要完成听觉任务来操纵,有负荷组为计算听到的算术题,无负荷组没有听觉任务。

1.3 实验仪器

实验仪器是Tobii T120型眼动议,采样率120Hz,48cm(19in)液晶显示器,分辨率为1 024×768,刷新率为60Hz。记录与分析软件为Tobii Studio 1.5。被试眼睛距离屏幕65~70cm。主机为DELL D620笔记本电脑,酷睿双核2.16G,2G内存,256 M显存,(14.1in),分辨率为1 280×800,刷新率为60Hz。

1.4 实验材料

1.4.1 视觉材料

在Tobii T120 48cm显示器上,向被试呈现13段关于车辆行驶的动态视频,每段视频的持续时间为10s。

第1段为练习视频,其余12段为正式实验视频。其中6段视频中是4辆车在路上行驶,另外6段视频中是7辆车在路上行驶。每段视频中有一个意外事件发生(如翻车、掉轮胎、兔子横穿马路、抛锚)。场景示例见图1。

每段视频结束后,要求被试回答2个关于视频内容的问题,每个问题分屏呈现,呈现时间固定。为了防止被试猜出实验目的,其中一些问题与意外事件无关(如:这段视频中,迎面开来了几辆车?A 2辆;B 3辆)。另一些问题与意外事件有关(如:这段视频中,你看见白色兔子了吗?A看见了;B没看见)。

1.4.2 听觉材料

听觉材料为根据相关文献自编的算术题,难度适当。例如,7+10=17。

1.5 实验程序

本实验是在安静匀光的实验室内采用个别施测。被试进入实验室后,先熟悉实验环境,要求其坐在眼动仪前65~70cm的地方。主试说明实验要求,同时进行眼动仪校准。采用五点校准成功以后,呈现指导语,开始实验。

正式实验中,12段视频随机呈现,每段视频仅向同一被试呈现1次。在每段视频结束后,接着呈现给被试两个问题。

算术计算组被试需要完成观看视频和算术计算双任务,对于每段视频结束后屏幕上呈现的2个问题,要求其通过眼睛长时注视选项的方式做出选择。而对于算术计算中的问题,要求其口头报告,以避免被试作答方式的冲突。不计算组被试仅需完成观看视频单任务,也采用眼睛长时注视选项的方式回答视频后的问题。

1.6 数据分析

利用Tobii Studio1.5.4对眼动数据进行分析,导出后采用SPSS13.0对数据进行管理和分析。

1.6.1 因变量

1)行为反应数据。被试回答视频中问题的正确率。

2)眼动指标。总注视时间、平均注视比率。总注视时间指落在兴趣区的所有注视点的持续时间的总和;平均注视比率指单位时间内落入兴趣区内注视次数与整个场景中注视次数的比值。

1.6.2 兴趣区的划分

兴趣区是指研究者在实验材料中所要考察的区域。由于实验材料是动态视频,划分兴趣区时,需要使用Tobii眼动仪自带软件Tobii Studio1.5将动态视频转化为多帧静态场景后再划分兴趣区。首先,本实验想要考查被试对驾驶视频中所发生的意外事件的关注情况,因此,划分出1个事故区域兴趣区(比如,当视频中出现兔子横穿马路时,在兔子周围形成兴趣区,该兴趣区随着兔子的运动而移动)。再次,本实验还想考察被试对视频前方区域的关注情况,所以又划分出一个前方区域兴趣区,此区域无事故发生。被试对兴趣区的总注视时间、平均注视比率以及对视频后问题的回答情况参与评价。

2 结果分析

根据相关研究的处理方法,删除单个注视的注视时间小于80ms的数据以及3个标准差之外的数据。回答问题的正确率、总注视时间、以及平均注视比率的分析结果如下。

2.1 回答问题的正确率

%

注:括号中的数字为标准差,以下同。

重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=12.330,p<0.05,高视觉负荷条件下回答问题的正确率(52.78%)显著小于低视觉负荷条件(66.11%)。听觉负荷主效应显著,F(1,28)=21.918,p<0.01,有听觉负荷条件下回答问题的正确率(48.3%)显著低于无听觉负荷条件(70.6%)。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.771,p>0.05。

2.2 事故区域眼动指标

2.2.1 总注视时间

ms

重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=7.882,p<0.05,高视觉负荷条件下对事故区域的总注视时间(442ms)显著短于低视觉负荷条件(578ms)。听觉负荷主效应显著,F(1,28)=7.068,p<0.05,有听觉负荷条件下对事故区域的总注视时间(438ms)显著短于无听觉负荷条件(582ms)。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.987,p>0.05。

2.2.2 平均注视比率

%

重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=13.562,p<0.05,高视觉负荷条件下对事故区域的平均注视率(26.63%)显著低于低视觉负荷条件(35.16%)。听觉负荷主效应显著,F(1,28)=5.807,p<0.05,有听觉负荷条件下对事故区域的平均注视率(26.8%)显著低于无听觉负荷条件(35.0%)。听觉负荷与视觉负荷的交互作用显著,F(1,28)=5.345,p<0.05。进一步简单效应分析发现,在有听觉负荷条件下,不同视觉负荷条件下的注视比率差异不显著,F(1,28)=0.863,p>0.05;在无听觉负荷条件下,不同视觉负荷条件下的注视比率差异显著,F(1,28)=8.604,p<0.01,低视觉负荷条件下的注视率显著大于高视觉负荷条件。在低视觉负荷条件下,不同听觉负荷条件下的注视率差异显著,F(1,28)=8.924,p<0.01,无听觉负荷条件下的注视率显著大于有听觉负荷条件;在高视觉负荷条件下,不同听觉负荷条件下的注视率差异不显著,F(1,28)=0.620,p>0.05。

2.3 前方区域

2.3.1 总注视时间

重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应不显著,F(1,28)=0.513,p>0.05,说明不同视觉负荷条件下前方区域的总注视时间没有显著差异;听觉负荷主效应不显著,F(1,28)=0.001,p>0.05,说明不同听觉负荷条件下前方区域的总注视时间也没有显著差异。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.240,p>0.05。

2.3.2 平均注视率

%

重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=11.929,p<0.05,高视觉负荷条件下的平均注视率(60.30%)显著低于低视觉负荷条件下的平均注视率(66.87%)。听觉负荷条件主效应不显著,F(1,28)=2.809,p>0.05,说明不同听觉负荷条件下前方区域的平均注视率没有显著差异。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.170,p>0.05。

3 讨论

本研究采用眼动分析法,考察了认知负荷对驾驶行为的影响。无论是问题回答正确率还是眼动指标,结果都较为一致地表明认知负荷会对驾驶行为产生消极影响,尤其损害驾驶人员对驾驶情境中危险区域的觉知。

3.1 视觉负荷对驾驶行为的影响

在驾驶过程中,驾驶员需要及时感知各种驾驶环境信息,对于驾驶员而言,主要依靠视觉获取信息。本研究假设,视觉负荷越重,驾驶表现越差。实验结果发现,在回答问题正确率上,高视觉负荷条件下回答问题的正确率显著低于低视觉负荷条件,说明随着视觉负荷的增加,被试对驾驶情境中关键信息的感知能力下降,表现为对有关驾驶情境的问题的回答正确率显著降低。

根据Falkmer等人的观点,在交通心理学研究中,总注视时间是处理危险信息策略的度量标准[180〗。对事故区域的眼动数据分析发现,高视觉负荷条件下的总注视时间显著短于低视觉负荷条件,这说明被试在高视觉负荷条件下,觉知和处理外界信息的能力显著下降。如果此时出现危险事件,就很容易导致交通事故。实验结果还发现,高视觉负荷条件下对事故区域的平均注视率也显著低于低负荷条件,这进一步说明当视觉负荷增加时,被试对外界关键信息区域的注意分配减少。这与已有研究结论一致。Gugerty等人的研究发现,当驾驶过程中的认知负荷增加时,驾驶员的情境觉知能力就会降低,这种降低会损害驾驶任务的完成[11]。

另外,本研究中的前方区域的眼动数据结果表明,不同视觉负荷条件下的总注视时间没有显著差异,表明无论驾驶环境中的交通密度的大小,被试在驾驶过程中基本上都是对前方区域保持较为一致的注意。说明绝大部分司机在驾驶过程中,比较一致的关注前方区域,这与Chapman和Underwood的研究发现相似,在不太拥挤的路面上,新手驾驶员和有经验驾驶员的视线都主要保持注意正前方[12]。

3.2 听觉负荷对驾驶行为的影响

听觉也是提供外界信息的主要通道之一。本研究发现,有听觉负荷条件下的问题回答正确率显著低于无听觉负荷条件,表明听觉负荷的增加会显著降低驾驶人员对驾驶情境信息的觉知。对事故区域的眼动数据分析发现,有听觉负荷条件下对事故区域的总注视时间显著短于无听觉负荷条件。同时,平均注视率也出现相同的趋势,即有听觉负荷条件下平均注视率显著低于无听觉负荷条件。2个指标一致表明,有听觉负荷条件下,被试对事故区域的注意分配显著降低。另外,前方区域的眼动数据结果发现,无论有无听觉负荷,总注视时间和平均注视率均未没有表现出显著差异,说明听觉负荷不影响被试对驾驶前方区域的注意分配。

3.3 认知负荷对驾驶行为的影响机制

本研究发现,无论是视觉负荷还是听觉负荷,低认知负荷时,被试能对意外事件区域分配一定的注视时间,并保持较高的注视比率;但高认知负荷时,被试就不能够分配足够的资源去关注危险事件的发生。另外,还对意外事件区域各交通事故进行了分类探讨,以进一步考察高认知负荷条件下被试对不同类型交通事件的加工情况。结果发现,被试对一些与个人安全高相关的意外事件(如前车翻车)的注视时间和平均注视比率要高于那些与个人安全低相关的意外事件(如兔子横穿马路)。说明高认知负荷条件下,被试还能将有限的资源优先分配给危害性更大的事件,但即便如此对交通危害的缓冲作用也是很小的。根据认知负荷理论,驾驶员的驾驶作业需要占用一定的资源,而视觉负荷和听觉负荷的加重也要占用一定的资源,这样就会对有效的资源进行竞争,引起认知超载,导致对事故区域资源分配不足,使驾驶员不能很好地对驾驶情境中的有效信息进行注意和觉察,最终破坏驾驶表现。也在一定程度上反映出认知负荷加重时,驾驶员的视觉搜索区域变小,搜索策略不灵活。

4 结论

在本实验条件下得到如下结论:(1)无论是视觉负荷还是听觉负荷,高认知负荷条件下的问题回答正确率显著小于低认知负荷条件;(2)视觉负荷影响驾驶行为,视觉负荷越高,驾驶行为的表现越差;(3)听觉负荷影响也驾驶行为,听觉负荷越大,驾驶行为的表现就越差。整个研究表明,认知负荷影响驾驶行为,特别是影响了对驾驶情境中危险事件的觉知。

参考文献

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[12]Chapman P,Underwood G.Visual search of driv-ing situations:danger and experience[J].Percep-tion,1998(27):951-964.

咖啡包装的眼动试验研究 篇2

关键词：包装设计；品牌咖啡；眼动实验

一、研究方法与研究原理

在当今的市场环境下，由于同类型产品的数量越来越多，所以人们对于同一类产品的选择性变得非常多样。这也就造成了同类型产品竞争会变得非常激烈。产品的品质依然是一个比较重要的一部分，是对于产品形象的保障。然而，随着人们日益增长的物质文化需要，对于包装的设计人们赋予更高的要求。那么如何在当今市场上，如何让消费者从眼花缭乱的同类产品中选中你的产品，并开始第一次的体验。我想产品包装的设计就成为了吸引用户的最重要的因素。就以往的研究来看，还没有相对量化的考察。眼动仪的出现提供了一个研究的方式，最早用于心理学领域，成为一种不可或缺的研究仪器。借助眼动仪捕捉人眼的活动轨迹以及停留时间，可以很好的将包装对人们的吸引程度直观的展现出来。

我们采用的核心研究方法为眼动仪的眼动测试研究，主要运用了眼动仪中的热点图，聚集图，首个注视点以及注视的变化顺序。方便获取用户对于咖啡包装的兴趣点。它不仅能够更直观的更具针对性的找到整体中的某些问题，达到不混淆，更能将用户的兴趣点，信息获取顺序以及用户习惯等等以一种直观的方式展示在研究者面前。使实验测量数据可视化。具体的实验过程如下：

二、实验设计准备

1.被测人群消费价值观调查

本次实验对测试人群进行了除生理外的其他方面的限定：年轻人的消费价值观。借助问卷调查，并利用经济学的TOFA模型分析方法，将被测者划分为享乐型，理财型，前卫型，保守型四个类型。再分类抽样随机选择被测试者总共20人，每一类各随机抽取5人，以保证被测的随机性数量的合理性。可以说本被测试者的更加客观，实验更具有说服性。

2.对咖啡品牌的调查

在这次测试中，我们要针对某些咖啡产品包装进行眼动研究的具体分析，然而市面上咖啡品牌众多，如何在其中选取最合理的最受欢迎的咖啡包装？所以需要对咖啡品牌的选择也需要我们进行调查并收集数据。以便接下来的实验使用。因此，也通过问卷，调查大学生喜欢的咖啡品牌及购买咖啡的习惯。结论是：热衷咖啡的大学生消费者最喜爱的咖啡品牌前三名为雀巢、麦斯威尔和星巴克。所以选这三种为咖啡样本。

三、眼动实验

1.复杂环境下咖啡包装的测试实验

1.1实验简介

通过单独的，控制变量等上述测试得出的一些结论在实际的环境中适不适用，以及在真实货架中是否会受到其他因素影响。乃是我们需要考虑与研究的重要问题。在这个试验中我们在宏观层面上测试超市货架实际照片，得到相应热点图与关注图。分析总结现有超市中咖啡包装的泛用色，在现有咖啡大色调中最受用户关注的颜色进行分析研究。

1.2.被测试者

测试人群中4类人（享乐型，理财型，前卫型，保守型），共20人进行眼动测试。

1.3实验材料

多张超市内实际货架照片，多张处理的晶格化图片。

1.4实验步骤：

1】座椅调整：被测入座后，调整座椅高度与眼动仪之间的距离。保证双目动向能够被眼动仪采集。

2】校准与练习：座椅调整后，通过被测观察屏幕中移动的小红点进行测试练习，再对测试最终结果分析，看被测者是否通过测试。如果结果显示被测注视红点偏移过大，则采用再一次测试，或是换下一个测试者。

3】眼动测试：将照片放映进行测试，测试时尽量保持头部不动，每张图片呈现时间为5秒。

4】输出结果：通过以上测试得出对比图的热点图，聚集图等，并进行后期的分析研究。

部分测试结果展示

2.咖啡包装的系列眼动测试

此实验主要进行微观的数据研究分析，针对测试人群中4类共20人进行单独咖啡包装眼动测试。咖啡包装能否吸引用户受多种元素组合的共同影响，不好控制变量，所以此次只对现有优秀品牌（雀巢，麦斯威尔，星巴克）选取部分可测变量进行眼动测试。同产品的具体抽象图形对比产品包装图3张、空白咖啡瓶型混合图片6张的眼动测试结果进行分析提取优点。

部分试验测试结果显示：

四、实验结论

第一、复杂环境下咖啡包装的测试实验结论

1、通过实际货架的眼动实验热点图分析得出在实际超市货架中，红色，棕色为主流色系，占据了整体货架咖啡颜色的65%以上。而以淡绿色，蓝色，米黄色为主色调的咖啡包装居次位在现有市场环境下受被测试者关注。一方面基于雀巢咖啡在国内咖啡市场上占据了绝大多数市场，另一方面也由于这些色调是咖啡的固有色，更易于识别。

2、货架摆放情况对识别影响大：货架中间位置最先受到被测试者关注的，也是关注时间最多的区域。由于消费者的视平线关系，产品的货架摆放位置产生的影响绝大多数的情况下高于咖啡产品包装颜色的变化。

第二、咖啡包装的系列眼动测试

1、被测试者对于带有抽象图形的咖啡包装关注程度都高于具象图形的咖啡包装。对于雀巢咖啡而言，其图案使得被测试者的关注点大幅增加。可见设计时使用抽象图形会比使用具体图形更受到用户的关注。

眼动行为 篇3

目前的推荐系统研究大多集中在算法[1],该方法停留在理论推测上,眼动行为研究则从人机工程角度入手[2]。通过分析研究用户眼部行为,对用户心理和行为进行总结分析[3,4,5,6]。在内容推荐方面,眼动研究可更为直接地判别用户是否对商品感兴趣,为优化推荐内容提供有效参考[7,8,9]。如果能从用户行为上入手,结合推荐算法,有极大可能提升推荐质量。目前通过研究眼部行为来挖掘用户兴趣的研究还比较少。

本文设计实验来记录用户网购过程中的眼动参数和用户鼠标行为。分析用户在整个购物实验过程中的眼动行为和鼠标操作行为,再将两类行为结合分析,总结出一套用户感兴趣时的行为模式,得到用户更准确的兴趣项,为提高内容推荐质量提供一定的依据。

1 眼动追踪和用户鼠标行为挖掘用户兴趣理论依据

应用AHP层次分析法分析用户感兴趣程度的眼动参数权重,单一从用户眼部行为表现判定用户兴趣喜好存在不准确性的可能,故需要通过反复的实验融入其他交互行为,如鼠标行为,雅虎研究院就曾经做过通过鼠标行为判定用户兴趣的研究。鼠标行为分析主要通过马尔科夫链进行用户鼠标行为预测,为判别用户真正兴趣提供依据。

1. 1 AHP层次分析法的应用

层次分析法( Analytic Hierarchy Process简称AHP) 是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法[10]。AHP方法适合评价眼动参数在判别用户感兴趣程度上的重要度。

1. 1. 1 层次结构模型的构建

根据层次分析法可得如下图所示。

1. 1. 2 眼动参数权重的确定

根据AHP层次分析法分析结果,可明显看出“瞳孔直径”、“眨眼频率”、“凝视次数”在用户感兴趣程度上体现出的重要性较高,故作为网购过程的眼动研究数据。

1. 2 马尔科夫链理论的应用

马尔科夫链是具有马尔科夫性质的随机变量X_1,X_2,X_3. . . 的一个数列[11]。X_n的值则是在时间n的状态。如果X_{ n + 1} 对于过去状态的条件概率分布仅是X_n的一个函数,则

则这种状态转移过程即称为马尔可夫过程[13]。

1. 2. 1 建立初始转移概率矩阵

根据马尔科夫链状态转移概率矩阵,设某一事件发生过程有X1,X2,…,An等n中可能状态,记从状态Xi转变为状态J的状态转移概率为P( Xi→J) 。

当转移概率与n无关时,则k步转移概率可表示成Pi( k),当k = 1 时,称为第一部转移概率,记为Pi。转移概率矩阵中,Pi( k)≥0,J∈Epic( k)= 1,且P( k)= Pk

1.2.2建立初始状态的行为概率矩阵

初始状态概率矩阵:

将收集到的用户数据带入初始状态概率矩阵,其中 π1,π2,π3,π4 分别代表用户的点击,移动,滚动,其他行为。

1. 2. 3 建立马尔科夫链模型

2 眼动实验及眼动数据分析

首先通过做眼动实验收集数据,再通过层次分析法对眼动参数进行重要程度的量化,选择用户兴趣研究中最为合适的眼动参数,并对相关数据分析,并总结出用户感兴趣时的眼部特征。

2. 1 眼动实验

实验先对在校大学生进行网购行为进行问卷调查,介于此项研究主要针对愿意进行网购的用户,具体分配如下: 2 名志愿者之前没有网购经历,4 名志愿者有丰富网购经历,另外2 名志愿者有网购经历。每位志愿者进行2 到4 次购物实验,购物平台是“淘宝网”和“1 号店”两个购物网站中任意选择,设定虚拟条件为有每名被实验者每次实验开始时拥有500 元虚拟资金用于网购,每位被实验者在每一次实验中只要购买的商品总价不超过500 元上限,没有数量和种类限制。

2. 2 眼动参数散点图分析

2. 2. 1 眨眼

图3 描述了整个购物过程中的眨眼情况,在整个实验过程中,该志愿者一共有过5 次眨眼,其中第二次和第三次,以及第四次和第五次的间隔较长。以眨眼间隔较长的两处作为研究出发点,研究2 处的瞳孔直径和连续凝视情况是否有特殊规律。

2. 2. 2 瞳孔直径

图4 描述了整个购物过程中瞳孔直径变化情况,参照图3描述中提出的2 次较长间隔眨眼,该用户的瞳孔直径较其他情况下有明显放大,且有一定持续。

2. 2. 3 凝视情况

图5 为凝视情况散点图。每当有凝视发生时,图中就会出现散点,凝视的时间越长,该次凝视就会以同样的值持续出现直至凝视结束,散点消失。当下一次凝视发生时,下一次的凝视散点值会高于前一次凝视,用以区别不同的凝视。再与图4 结合发现,第二次长时间眨眼间隔发生过程中,该用户瞳孔值有明显缩小时,对应的凝视比较不连续,且凝视次数减少。

通过上述分析可得,当用户看见感兴趣商品时,其眨眼频率会比一般情况下低,同时伴随着瞳孔放大的发生。同样用户处于发呆状态时,眨眼频率同样会降低,瞳孔一样会发大,2种情况的区别在于发呆时的凝视次数和凝视时间更长。最后再验证其普遍性。

3 鼠标行为分析

在实验中,用户的所有网购行为是通过鼠标和键盘完成的。其中鼠标操作占购物过程的绝大多数操作。主要通过马尔科夫链来预测用户鼠标行为。

3. 1 数据记录及分析

通过同步Cracker软件进行视频录制,记录下志愿者完整的网购行为,再通过视频观察手动摘取全部用户的全部鼠标行为数据。如表1、2。

3. 2 鼠标行为数据分布

在实验录像中可以发现,用户的鼠标行为和用户状态有着明显联系,在此将鼠标行为分成3 个部分: 发呆状态、感兴趣状态、一般状态。

通过以上分析可知,用户的鼠标行为大部分在非发呆状态发生。可以判定当用户发现感兴趣商品时,鼠标行为数量远大于发呆时的鼠标行为数量。通过鼠标行为数量和组成上分析,可以从一定程度上区分用户处于何种状态,为收集可靠的用户兴趣提供依据。

4 眼动参数结合鼠标行为结论及论证

通过结合眼动参数分析结论和鼠标分析结论,可以得出用户感兴趣时的行为表现。然后通过实验验证。

4. 1 结合两类参数得出结论

通过上述2 个结论可知用户发现感兴趣商品时,眨眼频率会降低,瞳孔一定程度放大,鼠标行为数量不会下降,反而可能有一定程度的提升,其中点击操作频率会比一般时间有较大提升。对比用户发呆情况,情况则相反。而且鼠标操作明显较少。在此可以判定,用户看见感兴趣商品时,有极大的可能降低眨眼频率,瞳孔放大,鼠标的点击率提升。

4. 2 结论论证

为检验先前得出的结论,再次招募了5 位志愿者参与论证实验,且购物过程中发呆情况和感兴趣情况都存在的志愿者的数据作为典型进行分析。

通过对眨眼情况、瞳孔直径、凝视情况在区域1、2、3、4、5中表现特征。分析用户感兴趣时的特征。研究中进一步对该名志愿者在区域2 和区域4 内的鼠标行为进行统计和分析。

通过鼠标行为数据记录,可以发现该志愿者在区域2 中鼠标操作总数明显低于区域4 内鼠标操作总数,且区域4 内鼠标点击操作明显比其他时候频繁。故判断该用户区域4 对应的时间段内,发现了感兴趣商品。回看录像可以发现该志愿者确实在该时段发现了感兴趣的商品且最终将该商品放入购物车内。用同样的分析方式对其余4 位志愿者的购物过程进行了分析,和前文中总结的用户感兴趣时的眼部和鼠标行为特征相符。

5 结论

本文将眼动研究和鼠标行为研究相结合,但是研究开始的设想并未加入鼠标行为的研究,但在研究过程中发现用户发现感兴趣的商品时,眼部的行为表现和发呆时眼部的行为表现较为相似,两者需要细致分析才能看出差别,为更明显区别两种状态,故引入鼠标行为分析,通过马尔科夫链预测用户鼠标行为,通过鼠标行为可明显看出两种状态的区别,达到准确且直观的判断。另一方面,由于实验样本覆盖面不够广,样本容量也不够大等原因。故研究结果的普遍性和眼动数据的准确性还有待进一步提高。

摘要：互联网使网上购物成为一种新的生活方式,但同时网络信息超载不可避免。提高电子商务的推荐精度已经成为各电商的重点。首先对现有推荐系统介绍分析并找出不足,提出结合眼动追踪和鼠标行为改进推荐系统的假设。利用AHP层次分析法分析用户感兴趣的眼动参数权重,分析用户感兴趣程度伴随着用户眼部行为的变化。再通过马尔科夫链来预测用户鼠标行为。最后通过鼠标行为分析辅助眼动参数分析用户真正兴趣,为判别用户真正兴趣提供依据。

关键词：眼动追踪,鼠标行为,层次分析法(AHP),马尔科夫链,用户兴趣

参考文献

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广告阅读中的眼动研究综述 篇4

现有的商业广告数量在成倍地增长, 然而受众的注意资源是有限的, 夺取消费者的眼球, 成为企业主、广告人面临的一个难题。如何让自己的广告在众多的商品信息中脱颖而出, 对人们观看广告时的眼动情况进行研究, 提取注视点的注视时间和次数、眼跳幅度、瞳孔直径等数据, 可以为广告设计提供有效的建议, 增加广告的效度。

1 眼动的基本模式

人类的眼球运动简称眼动, 有三种基本的运动模式, 具体如下:

1.1注视将眼睛对准观察对象的眼球运动叫做注视, 其目的是将被观察物体成像在视网膜最敏感的中央窝上, 从而看清物体。注视并不表示眼球的绝对静止, 为了看清楚观察对象, 眼睛注视过程中常伴有细微的抖动, 这些抖动是视觉信息加工所必须的信息提取机制, 其幅度一般不超过1度。

1.2眼跳眼球从当前注视点移动到下一个注视点的过程叫做眼跳, 其功能是改变注视点, 在眼球跳动的过程中, 由于眼球移动过快, 观察目标在视网膜上几乎不能形成清晰的像, 要使下一步要注视的内容落在视网膜的中央窝附近。所以在此过程中, 大脑几乎不获得并加工任何信息。

1.3追随运动当被观察物体与眼睛存在相对运动时, 这种眼球的运动叫做追随运动。眼球在追随运动物体的过程中, 为保证眼睛总是注视物体, 眼球就会追随物体移动而移动, 其追随运动和眼跳是结合进行的。

2 国内外广告阅读的眼动研究综述

我们可以客观直接地对广告阅读进行富有成效的探讨, 利用眼动技术对受众观看广告的过程进行详细地记录与分解, 下面是对广告眼动研究的概括和总结。

2.1 为了解顾客是如何观看广告的, 广告阅读模式的眼动研究广告制作人对广告阅读模式的眼动研究很感兴趣。

1940年, Thompson和Luce对受众阅读广告要素的顺序进行了研究。他们以一幅铁路广告作为实验材料, 用眼动仪记录了25名读者阅读杂志上广告的眼动情况, 结果发现:最后才看广告的文字说明部分, 最先阅读的是广告的标题, 然后是看广告中的图案[1]。

1945年, Brandt用眼动仪进行了一系列可用于广告设计的研究。被试倾向先注视材料上方的一点, 他要求被试注视一个完全对称的设计图案, 然后注视中间的左侧位置[2]。

20世纪70年代, 日本电通广告公司对一幅相机广告进行了眼动研究。这幅广告最上方是广告的大标题, 下面是小标题、照相机和广告正文, 标题下面是一只猫头部的镜头特写。

研究结果显示:大多数被试对插图“猫”的注视较多, 都是先从猫的眼睛及鼻子部分看起, 尤其对其右边部分的注视多, 而且反复看的人也多, 然后注视上边的大标题之后, 再将视线向下方的照相机移动, 对大标题和商标标识的平均注视时间较长, 对广告正文注视较少[3]。

2.2 广告的外源性影响因素的眼动研究这方面研究主要是从广告自身的角度, 来研究广告的外在特征如尺寸、形状、颜色、位置、重复呈现等对广告效果造成的影响。

1997年, Lohse以一本含有348个广告的黄页作为实验材料, 要求32名被试观看后得出结论:面积大的广告更容易被注视, 约93%的被试注视到了大面积的广告, 而只有26%的注视到小面积广告[4]。

2001年, Lohse对中国的黄页广告调查研究后发现:颜色对广告注视时间影响因广告的大小而异, 对于四分之一页大的广告, 广告颜色的影响最显著, 人们对彩色广告的浏览时间比对同等大小的黑白广告的浏览时间长11%[5]。

2006年, 白学军、张钰、姚海娟等人以香水广告作为实验材料, 用眼动仪研究了产品位置以及背景图案对广告效果的影响, 实验结果发现: (1) 被试者对人物 (名人或模特) 和广告词的关注, 比不上对香水广告版面设计时背景图案为风景的香水广告的喜爱; (2) 被试者大多对位于广告左下角的香水瓶的注意更多, 主要出现于当以人物为背景图案时; (3) 当香水瓶位于广告的下半部分时能够吸引消费者更多的注意[6]。

2.3 广告的内源性影响因素的眼动研究这方面研究主要是从广告受众的角度, 来研究广告受众的卷入度、动机、性别、熟悉性等这些内在因素是如何影响人们观看广告时的眼动情况, 如何对广告效果造成影响。

2000年, García等人的研究显示, 被试浏览广告时的眼动模式会随着产品卷入度水平的不同而不同。高卷入状态下的被试往往比卷入度低者对广告的浏览总时间更长, 对信息的加工也更为精细[7]。

2003年, Drèze等记录了49名被试浏览网页时对旗帜广告注意的眼动情况。结果发现, 浏览方式在被试的网络经验维度上出现了显著的差异[8]。

Campbell研究了8名被试 (其中男女各半) 观看5幅广告 (均包括图案和文字两个成分) 的眼动情况, 并在眼动记录结束后让被试完成一份用来测验被试对广告细节的注意和短时记忆的调查问卷。

结果发现: (1) 男性比女性注意文字的时间要长, 但是两者之间没有显著性差异; (2) 男性能写出更多的公司名称; (3) 文字的位置是影响文字是否被阅读的一个指标; (4) 文字上的注视时间与图案上的注视时间没有差异[9]。

参考文献

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[8]Drèze X, Hussherr F.Internet Advertising:Is Anybody Watching?[J].Journal of Interactive Marketing, 2003, 17 (4) :8-23.

眼动技术在广告研究中的应用 篇5

关键词：眼动,广告,应用

眼动技术是心理学研究方法的一种, 它可以通过测量眼动轨迹等来很好的观测人们的注意力情况。广告是产品宣传的必要手段, 其效果的好坏直接影响产品被大众的熟悉度以及销售量。利用眼动技术来测量人们观看广告时的注意情况, 可以为广告设计提供有效的建议, 增加广告的效度。

一、眼动技术的发展

视觉系统是人类获取外部信息最重要的通道, 在实验心理学的早期历史中心理学家就开始注意到眼动特征及其规律的心理学意义, 利用眼动技术 (eye movement technique) 探索人在各种不同条件下的信息加工机制也成为当代心理学研究的重要范型, 其研究规模和涉猎领域在国内外都迅速扩展。

1. 眼动技术的来源

19世纪末20世纪初, 心理学家开始使用简单的眼动记录技术考察人在图形扫描和文字阅读中的眼动轨迹, 以及这些眼动轨迹与视觉信息加工之间的关系。在20世纪中期以前, 研究者就为心理学研究开发出许多眼动记录技术, 只不过这些眼动记录技术都存在误差大、操作难和对被试眼动带来较大负担等缺点。20世纪中期以后, 摄像技术的引人, 特别是计算机技术的运用推动了高精度眼动仪的研发, 极大地促进了眼动研究在国际心理学及相关学科中的应用。

2. 眼动技术介绍

眼动有三种基本方式:注视 (fixation) 、眼跳 (saccades) 和追随运动 (pursuit movement) 。1.注视:是指将眼睛的中央窝对准某一物体的时间超过100毫秒, 在此期间被注视的物体成像在中央窝上, 获得更充分的加工而形成清晰的像。但注视不等于眼球的静止, 注视中常常伴随着三种形式的极为细微的眼动:自发性的高频眼球微颤、慢速漂移 (slow shifts) 和微跳 (microsaccades) 。这些细微眼动是视觉信息加工所必须的信息提取机制。一般认为, 慢速漂移使目标逐渐离开中央窝的中心, 而由微小跳动纠正这个偏差, 以保持正确的注视状态, 这就使得被注视物体在视网膜上的成像位置不断发生变换以克服网膜适应导致的视像消失, 而眼球震颤则可将刺激信息调制成交流信号以便能穿过视觉通道。2.眼跳:是注视点或注视方位的突然改变, 这种改变往往是个体意识不到的。眼跳的速度很快, 最高可达每秒450度, 眼跳的幅度则可以从2分度到20度。眼跳过程中可以获

取刺激的时空信息, 但几乎不能形成刺激的清晰像, 所以眼跳可以实现对视野的快速搜索和对刺激信息的选择。3.追随运动 (Pursuit movement) :当被观察物体与眼睛存在相对运动时, 为了保证眼睛总是注视这个物体, 眼球会追随物体移动;追随运动常常伴随较大的眼跳和微跳, 它是“由运动目标的速度信息输人到中枢神经系统, 眼睛为了追随这个目标而引起的一种连续反馈的伺服运动。

上述三种眼动方式经常交错在一起, 目的均在于选择信息、将要注意的刺激物成像于中央窝区域, 以形成清晰的像。眼动可以反映视觉信息的选择模式, 对于揭示认知加工的心理机制具有重要意义。研究发现, 两眼的跳动几乎完全一致, 这为眼动研究提供了诸多便利。

3. 现在眼动技术研究所适用的领域 (1) 视觉信息加下心理机制的研究

视觉信息加工是心理学基础研究的重要课题, 眼动信息可以在细微方面反映信息提取和选择方面的过程与规律。

(2) 动机与态度的研究

在相同情境下, 记录被试的眼动信息, 可以探测到被试对信息的选择取向, 从而研究不同个体在相同情境下的动机与态度取向。

(3) 发展心理学的研究

认知发展是儿童心理发展的核心成分, 通过记录不同年龄的儿童的青少年在各种不同条件下的眼动信息, 可以探测其信息加工能力、学习能力的发展水平。

(4) 教育心理学的研究

此方面的研究是国内外当前眼动研究的主要领域, 特别是在阅读的眼动研究方面成果丰富。在阅读一个材料时, 我们的眼睛移动到文章的不同位置以获取必要的信。

(5) 消费心理学的研究

利用眼动研究可以精细地研究不同产品、产品包装、产品陈列方式等引起消费者的关注程度, 以及广告设计策略等。

(6) 工程心理学的研究

工程设计中经常考虑人的因素的制约性, 比如视觉信息搜索的速度、范围及其快捷性等, 利用眼动研究可以探测人一机交互作用中的视觉信息提取及视觉控制问题。

(7) 交通心理学的研究

眼动的交通心理学研究主要涉及驾驶舱内的表盘设计问题、道路建设及路标设置间题、驾驶者在驾驶过程中的视觉信息搜索及其培训问题等等。

(8) 体育心理学的研究

在各种体育运动过程中, 视觉信息的提取是其基本的心理支持, 而视觉信息提取的不同模式可能正反映了高水平运动员与一般水平运动员或新手之间的运动能力的差异性。所以, 记录不同水平运动员在运动训练或比赛过程中的眼动模式, 有利于提供对新手进行有效训练的模式和策略。

(9) 病理心理学的研究

不难假设, 面对同样的视觉图景, 具有病理心理特征的观察者, 与正常状态下的观察者相比, 必然具有不同的眼动模式。所以, 可以采用眼动技术进行病理心理学的研究和制订更为可靠的病理心理筛选的眼动标准。

二、广告研究中眼动技术的应用

自从20世纪20年代Nixon (1924年) 以眼动为指标用肉眼观察研究广告到现在用精密仪器——眼动仪来进行广告研究, 已有大量的成果问世。研究的范

围从报纸杂志以及黄页等印刷媒体广告到Internet广告, 内容从广告的大小、颜色、位置、独创性、广告成分 (标题、图片、文字、商标) 以及广告重复呈现到消费者的因素动机、熟悉、卷入等。随着眼动技术的迅速发展, 广告心理学的眼动研究无论是在数量上和质量上都了巨大的进展。下面是对近年来国外学者在广告领域利用眼动指标进行研究的概括和总结。

1. 广告的外源性 (exogenous) 影响因素的眼动研究

广告的外源性影响因素是指广告本身的特征, 例如, 广告的外在物理特征如尺寸、形状、颜色、位置、广告的成分等, 这些特征能迅速地捕获人们对广告的注意, 而且几乎是自动地引起注意, 即使消费者没有主动搜寻这些特征。

(1) 广告的尺寸

已有研究表明广告的尺寸影响人对广告的注意。Lohse (2001) 对中国的黄页广告进行了眼动研究, 结果发现, 广告的大小影响人对广告的注视情况。大幅广引起的注视次数多, 注视时间长, 而且广告的尺寸也影响人对广告的注视顺序, 大幅广告在小幅广告之前注意到。

(2) 广告的图案

有研究表明广告有无图案会影响注视情况。Lohse (2001) 的中国黄页广告研究发现被试注视了84%的有图案的广告, 但是有无图案的广告之间的注视没有差异, Lohse认为可能是存在“天花板效应” (ceiling effect) 。然而图案对广告的注视顺序有影响, 有图案的广告比无图案的广告先注意到。所以Lohse认为很难确定有图案的广告比同等大小的无图案广告受到的注意多。

(3) 广告的颜色

研究表明, 广告的颜色对人们观看广告时的眼动情况有影响。一般来说, 彩色广告比黑白广告的注视时间要长, 注视次数要多, 因为颜色广告通过使目标信息更容易吸引注意来降低视觉搜索的难度。颜色对于注视的先后顺序没有产生影响。

(4) 广告的位置

已有研究发现, 一页中广告的位置对于人们是否观察广告有较大的影响, 即使是这个位置上的广告没有什么商业产品信息。一般来说, 页面上方的广告注意的较多, 页面底部的广告很少被注意。

(5) 广告的独创性

有人认为广告独创性是广告效果的核心, 因为它抓住消费者的注意并且使广告更加好记。有研究结果表明: (1) 广告熟悉性水平提高会降低对广告的注意, 而广告独创性提高则引起对广告注意的增多; (2) 广告熟悉性提高引起的注意减少不能通过提高广告独创性来缓解, 而广告熟悉性的较高水平能增加广告独创性对品牌注意的积极影响; (3) 独创性的广告能够吸引更多的注意, 而那些既独创的又熟悉的广告引起对广告品牌的注意最多。

(6) 广告的重复呈现 (Repetition)

广告重复出现在消费者的视线内, 既有积极的作用, 也有消极的作用。其积极作用是: (1) 消费者的购买习惯可以通过不断重复该商标商品的广告逐渐形成, 只要该商品的特性能够满足消费者的需求; (2) 在大众不太熟悉商品的场合下, 比如一个新产品的出台, 频率高的广告不仅强化大众对它的学习过程, 而且高频

率本身就可能成为该商标的一个优势指标; (3) 对于著名的品牌, 广告的重复作用主要是防御性的, 即旨在巩固消费大众已经建立了的重复购买习惯即认牌购买。广告重复的消极作用: (1) 过度重复由于没有新内容而导致厌倦的产生; (2) 随着重复次数继续增加以至于把认知活动转移到其他的无关信息, 其结果难以产生态度改变, 甚至导致消极态度。

2. 广告的内源性 (endogenous) 影响因素的眼动研究

广告的内源性影响因素是指人的因素, 例如产品的卷入 (product involvement) 、动机 (product motivation) 、已有知识 (prior knowledge) 和品牌熟悉度 (brand familiarity) 等, 已有研究表明这些内源性因素影响人观察广告时的眼动情况。如Pieters (2004) 研究认为高卷入产品的广告受到更多的注意, 熟悉的广告较少被注意。

3. 广告眼动的性别差异和文化差异研究

由Starch电视广告部对1972-1979年的工作日报纸上的2628个广告进行调查, 结果指出有女性倾向的产品广告被女性识别比男性识别要高60%, 而有男性倾向的产品广告男性评分比女性高77%。Campbell研究了8个被试 (4男4女) 观看5幅广告 (均包括图案和文字两个成分) 的眼动情况。广告用索尼电视机呈现, 用ISCAN记录眼动, 并在眼动记录结束后让被试完成一份问卷调查, 该问卷包括五个问题, 用来测验被试对广告细节的注意和短时记忆。结果发现: (1) 男性能写出更多的公司名称; (2) 男性比女性注意文字的时间要长, 但是两者之间没有显著性差异; (3) 文字的位置是影响文字是否被阅读的一个指标; (4) 文字上的注视时间与图案上的注视时间没有差异。

Geertz、Hofstede和Kerne认为眼动反映了内在信息加工的特点, 不存在文化上的差异。Lohse把2001年中国黄页广告的结果与他在1997年对美国黄页广告的结果进行了比较, 结果发现中国与美国黄页广告注视时间没有差异。1/4页面广告平均注视时间中国是5.7秒, 美国是6.4秒;1/16页面广告的注视时间中国是4.5秒, 美国是4.4秒;列表广告的注视时间两者均为1.2秒。然而Whitelock和Chung (1989) 的一项跨文化研究发现人们对印刷媒体广告的注视存在一些差异。Cutter和Javalgi (1992) 也指出, 比起相似性来说存在更多的国家文化差异。不同国家的人对广告的注视情况是否有差异还需要进一步的研究。

4. 不同类型广告的眼动研究

目前为止, 进行眼动研究的广告不仅包括印刷体广告——报纸广告、杂志广告、黄页广告, 而且还涉及了Internet广告的眼动研究。CNET使用眼动追踪技术测验了32个网络使用者对于网站上广告的尺寸、位置和类型的反应, 考察了他们的首次注视点、注视时间并让被试选出喜爱的广告, 结果发现, 人们喜欢摩天大楼图片广告胜过旗帜广告、大广告胜过小广告、生动的互动性的广告胜过静态的广告, 因此说更大更生动的广告效果更好。不过Sandra Marshall认为网络读者习惯于避开网上的旗帜广告, 即使这些广告越来越大, 越来越生动。

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眼动技术在飞行安全中的应用概述 篇6

心理学认为眼球运动是视觉过程的直接反映,反映了多种人类认知活动,受到多种认知因素的影响;飞机驾驶是高度依赖于视觉的任务,飞行员既要靠细致的注视来完成精确的控制动作,又要靠眼睛快速地对环境的扫视获取飞行的情景意识。以眼动技术为研究手段,考察飞行员在驾驶过程中的眼动指标,分析飞行员完成任务时的眼动模式,可为人机界面的设计、机场道路环境建设、驾驶员的选拔培训以及确保驾驶安全等方面提供依据。

1 在驾驶舱人机界面设计中的应用

随着飞机性能的提高和显示信息的增多,人机界面沟通顺畅与否同驾驶安全的联系愈发紧密。Williams, K.W.和Ball, J.D.[1]运用眼动技术研究了在目视和仪表程序下通用航空驾驶舱不同类型显示器对飞行绩效和工作负荷的影响,客观地证明了GPS、MFD显示器的可用性。康卫勇[2]等在飞机座舱视觉显示界面设计阶段,利用三种脑力负荷评价方法,对脑力负荷进行综合评价,进而确定最佳的座舱设计方案。其中的生理测量法选用眨眼率、眨眼时间和瞳孔大小等三个眼动指标作为评价脑力负荷的眼动参数。此外,人机显示界面中的文字和位置编码也是学者们关注的领域[3],利用眼动仪对被试者完成任务过程中的眼动状态进行测量,根据其眼动数据分析文字和位置编码对信息辨识的影响,为显示界面的优化设计提供科学依据。

2 机场道路环境建设中的应用

2.1 滑行道的线型设计

滑行道的线性设计包括平面线的曲率设计等。眼动技术的发展为滑行道线性设计提供了一个新的途径和依据。利用眼动技术的相关理论,在研究驾驶员视觉搜索模式的基础上,通过实验,确定滑行道线性条件与驾驶员视觉搜索模式的相关性,进而设计出更为安全、更加宜人的滑行道线性。

2.2 机场滑行道、停机坪道路的安全评价

通常,航空器自行或经牵引车牵引通过滑行道在停机坪和跑道之间移动。因此,停机坪和滑行道的安全性直接影响着航空器以及地面车辆的行驶安全。丁立等[4]利用驾驶模拟器建立了对公路道路进行安全评价的主客观模型,其中眼动评价法作为客观评价方法的一种,利用眼动仪对驾驶员眼动情况进行测量,以此判断人的工效。目前,飞行区道路安全评价的研究成果鲜见于报端。

2.3 机场滑行道、停机坪标线标牌设置

航空器在地面滑行过程中,除了听从塔台指挥和地面牵引车的牵引,道边标牌以及地面标线也是驾驶员感知交通信息的重要途径。以眼动技术为基础可以研究驾驶速度与标志文字高度对驾驶人视觉搜索广度、注视持续行为及视角分布的影响[5]。以此可以制定对安全最为有利的文字高度,或者在文字高度一定的情况下制定最为安全的行驶速度。此外,以眼动仪为研究手段的研究发现,道路交通中的指路标志信息量与视认反应时间存在定量关系[6]。美国FAA在2009年计划将75个最繁忙机场的滑行道中线升级为新的线型模式[7],以增强飞行员和机动车驾驶员的情景意识。而作为一种测量手段,眼动技术以其便捷性、准确性和客观性势必会在机场滑行道、停机坪标线标牌设置研究领域占有一席之地。

2.4 夜间飞行时,滑行道、停机坪上的照明设计

良好的机场照明能使驾驶员产生较好的视觉功效,从而有利于夜航飞机的安全起降。研究表明[8], 在其它条件一定的情况下, 人眼的视觉功效是由瞳孔大小决定的: 瞳孔收缩能提高视觉功效;而瞳孔放大会降低视觉功效。应用眼动技术研究地面道路照明对驾驶员瞳孔大小影响可得出道路照明亮度的适宜范围[9]。运用眼动技术测量飞机驾驶员夜间不同照明亮度下的瞳孔面积,可以为机场照明的设计提供依据,为机场照明数据的获取开辟了一条新的途径。

2.5 机场飞行区道路的外部环境

通过对航空器驾驶员在地面滑行阶段的眼动数据分析,可以得知驾驶员的生理和心理状态。在充分考虑驾驶员动态视觉特性的条件下,设计机场飞行区道路的总体外部环境,包括机场内草坪、树木的设计,指示标牌的分布等,以达到最佳的景观宜人性和安全性,做到既使人心情愉悦,又不致分散驾驶员的注意力。

3 驾驶员培训中的应用

3.1 飞行中情景意识的培养

情景意识对于飞机驾驶员的航空器操纵来说是至关重要的[10],并且可以通过训练来获得[11]。眼动技术为情景意识的测量提供了新的研究手段,以客观生理指标为基础,避免了以往测量方法主观性过强[12]的弊端。Williams, K.W.在研究驾驶舱显示器对飞行员情景意识的影响[13]时,应用眼动仪测量了模拟飞行中飞行员观看机舱外部时间的比率,比较了其与飞行员完成飞行任务表现的关系。国内学者利用眼动技术研究发现[14]使用Top-down机制来启动眼动,有利于情景意识的形成,使驾驶员有目的地获取他所需的关键信息,进而提高判断和操作的准确性。在日常的飞行训练中可以有意识地培养驾驶员运用Top-down机制启动眼动,从而有利于更好地获取情景意识。

3.2 飞行员的飞行绩效考核

在研究飞行员的眼睛运动规律时发现不同熟练水平的飞行员的眼动模式存在明显差异,且眼动模式和飞行绩效相关,因此可以利用眼动模式诊断操作缺陷和评价飞行绩效[15]。我国学者柳忠起等[16]基于BP神经网络利用眼动数据建立了飞行绩效评价模型,实现了飞行绩效的客观评价。此外,还可将眼动技术应用到飞行训练中去。研究发现,专家和新手的飞行绩效和眼动模式存在明显差异[17]。通过对比专家和新手模拟飞行着陆中的眼动模式,不仅可以为评价飞行员绩效提供参考,亦可为制定飞行学员的培训计划提供依据。

4 飞行驾驶安全中的应用

4.1 飞机驾驶员的疲劳检测

飞行员驾驶航空器,往往需要长时间集中精力监控驾驶舱的各种仪表,极易引起脑力疲劳,进而造成操作失误,引发安全隐患。因此,疲劳特别是脑力疲劳成为当前国内外学者研究的热点问题。脑力疲劳的评定主要有主观和客观两种方法[18]。主观评定的结果受记忆和个人能力影响较大;眼动技术作为客观评定法的一种具有携带方便、可在真实环境中测量而不影响被试者完成既定任务的优点,因而受到研究者关注。Zainal Arief等[19]在比较学生早晚两个时间点的眼跳参数时发现,眼跳速度和持续时间存在明显差异,由此可推断出视觉肌肉的疲劳对眼跳速度和持续时间有直接影响。目前国内外学者对眼动测量疲劳的指标尚未形成一致的结论,还有待于专家学者继续探讨研究。

4.2 驾驶员工作负荷的测量

随着民用航空器自动化程度的提高,飞行员需要处理的信息量也不断增加,这就加重了飞行员的工作负荷,对飞行安全的威胁极大[20]。飞行员工作负荷过大或过小都对飞行安全不利[21]。为了确定一个合理的工作负荷阈值,需要对工作负荷进行准确地测量。当前国际上常用的测量方法是任务负荷指数等级方法(TLX)[22],它是主观评定法的一种,存在着主观性过强的缺陷。国外研究发现,眨眼的频率和工作任务的难度存在正相关性[22]。对于航线飞行员来说,多任务的眨眼频率比单一任务的眨眼频率高。眼动技术能够从生理学的角度客观地反映飞行员的工作负荷。

4.3 驾驶员驾驶分心的测量

飞机驾驶中的分心的情况包括与搭档或空管员的交谈、驾驶舱中仪器仪表警报声响等。驾驶分心的测量方法主要分为直接测量和间接测量两类[23]。眼动测量法是直接测量方法中的一种。飞机驾驶员的视线长时间地离开相关仪表是驾驶分心最为直接、有效的指标,运用眼动仪捕捉驾驶员的眼动过程,在驾驶分心的早期及时发现并纠正之。

5 结论

眼动技术在航空领域主要有四个方面的应用:驾驶舱人机界面设计、机场道路环境建设、驾驶员培训以及飞行驾驶安全。

(1)目前,眼动技术在驾驶舱人机界面设计中的应用在国内主要在军事航空领域中开展,在民航领域的应用甚少。当前我国民航制造业正处于大型民航客机设计和制造的攻坚阶段,利用眼动技术对驾驶员的眼动模式进行研究有助于优化驾驶舱的人机界面设计。

(2)目前眼动技术在道路建设中的研究集中在地面交通运输领域,机场道路建设的眼动研究开展较少。但利用眼动技术测量眼动数据具有一定的客观性和真实性,因而其在机场道路环境建设中的优势是不言而喻的。未来国家将继续加强机场建设,对飞行员在滑行过程中的眼动数据进行研究可为新建机场的道路环境设计提供借鉴。

(3)眼动技术应用在驾驶员培训中主要有情景意识的培养和飞行绩效考核两个方面。应用眼动技术对情景意识的研究在国外开展得较多,国内此方面的研究仅见于军事航空领域。飞行员情景意识的培养以及飞行绩效的考察在未来驾驶舱自动化水平不断提高的大背景下意义尤为重大,眼动技术的应用无疑会使测量的结果更加真实可靠。

(4)飞行安全领域的眼动研究重要集中在驾驶员疲劳检测、驾驶员工作负荷以及驾驶员驾驶分心的测量等三个方面。眼动技术以其客观性和真实性的特点,与常用的主观测量方法相比有不可比拟的优势。

摘要：近年来,眼动技术开始广泛应用在道路交通、广告设计、军用飞机飞行员眼动模式的研究中。本文介绍了国内外眼动技术的应用现状,从飞机驾驶舱人机界面设计、机场道路环境建设、飞机驾驶员培训和飞机驾驶安全等四个方面阐述了眼动技术在民航飞行领域中的研究现状及应用前景,为眼动技术在民航飞行领域的应用研究提供借鉴。

眼动行为 篇7

另一方面, 罗夏墨迹测验自1921年创立以来, 一直是临床心理学界使用最广泛的心理测验之一, 20世纪四五十年代它几乎成了临床心理学的同义语[6]。该测验的创始人Rorschach采纳了格式塔学派的观点, 将测验当成一种知觉任务, 认为对象完成这一知觉任务的结果体现了其心理机能[7]。在20世纪60年代, 罗夏墨迹测验每年被使用100万次, 用时500万小时, 花费25亿美元, 这足以说明它受重视的程度[8]。但是, 关于罗夏墨迹测验的争议自其创立就从未停止。罗夏墨迹测验发展至今一直存在着一些客观性问题, 这些问题正是质疑罗夏墨迹测验的根本原因[9]。将罗夏墨迹测验与眼动技术相结合, 对其客观性进行探讨, 可以为罗夏墨迹测验的完善与发展提供更多的客观依据。国外对罗夏墨迹测验的眼动研究多针对精神分裂症患者进行, 研究发现精神分裂症患者不同于正常人的眼动特点为:精神分裂症患者的眼跳幅度、注视点数目均比正常人少, 但精神分裂症患者的注视时间要长于正常人[10]。目前, 我国除有少数学者尝试使用罗夏墨迹测验外, 多数人则持观望态度[11]。而我国将罗夏墨迹测验与眼动技术相结合的研究更是有限, 截止到2013年3月5日, 在CNKI上检索到的国内关于罗夏墨迹测验的眼动研究只有5篇, 其中与抑郁有关的只有1篇。

在这种大的背景下, 本研究希望通过对抑郁障碍患者眼动特征的探究, 为抑郁障碍的识别诊断提供更多的客观证据, 现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选取2012年6月-2013年6月在乌鲁木齐市精神病医院就诊的15例抑郁患者, 其中男6例, 女9例, 平均 (38±9) 岁。入组标准符合《中国精神障碍分类与诊断标准》对抑郁障碍的诊断标准。即患者至少具有下列9项症状中的4项症状: (1) 兴趣丧失、无愉快感; (2) 精力减退或疲乏感; (3) 精神运动性迟滞或激越; (4) 自我评价过低、自责或有内疚感; (5) 联想困难或自觉思考能力下降; (6) 反复出现想死的念头或有自杀、自伤行为; (7) 睡眠障碍, 如失眠、早醒或睡眠过多; (8) 食欲降低或体重明显减轻; (9) 性欲减退。在病程上, 患者的症状必须至少持续两周[6]。同时根据患者的年龄、性别、职业以及受教育程度在社会人群中选择相对应的15例非抑郁患者做正常对照组。以上所有对象视力或矫正视力均大于1.0, 且排除色弱或色盲。

1.2 检测仪器

罗夏墨迹测验原版 (日本片口安史版) 扫描后的10张图片, 其中5张为黑白图片 (1、4、5、6、7) , 墨迹深浅不一, 2张 (2、3) 主要是黑白图片, 加了红色斑点, 3张 (8、9、10) 为彩色图片。这10张图片都是对称图形, 且毫无意义。另还有一张黑白墨迹图作为实验预备图;图片的分辨率均为1024×768。

德国SMI公司研发的SMI i View XTMRED遥测式眼动仪, 呈现实验材料并记录对象的眼动数据。对象使用该仪器时无需佩戴头托与头套, 使其能在较为自然的环境中进行实验。

1.3研究方法

检测在具有隔离功能的实验室中进行, 两组对象均需完成相同的检测程序。为保证检测数据的准确性, 要求对象在选好舒适的坐姿后头部尽量保持不动, 首先对对象的眼睛进行定标, 然后向对象宣读指导语:“下面将请您观看电脑屏幕上呈现的10张图片, 这些图片都是由墨迹偶然制成的图案。您在图片上看到了什么, 就请您说出什么, 如果您觉得对某张图片已经没有什么可说了, 请说下一张。在整个实验过程中请保持固定的姿势, 目光不能离开电脑屏幕。”先给对象呈现实验预备图, 之后进入正式试验。正式试验分为两个部分, 第1部分为自由反应阶段, 第2部分为提问阶段。10张图片按照罗夏墨迹测验原来的顺序在两个反应阶段分别呈现一次, 并且均不限定时间。在检测过程中, experiment centre软件会自动记录眼动数据。

1.4 统计学处理

采用SPSS 18.0软件对所得数据进行统计分析, 计量资料用 (±s) 表示, 比较采用t检验, 计数资料采用x2检验, 以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

从注视点数目、总注视时间、眼跳数目以及平均眼跳幅度四项眼动指标对30名对象的眼动数据进行分析。结果显示, 其中在第1、第2和第6张罗夏墨迹图上, 两组对象的注视点数目、总注视时间、眼跳数目以及眼跳幅度均差异有统计学意义 (P<0.05) , 对抑郁-正常个体的区分度最好;对于第3和第4张图片, 除了眼跳幅度其他3项眼动指标均差异有统计学意义 (P<0.05) ;第5、第9和第10张图片只有眼跳幅度差异有统计学意义 (P<0.05) ;第7张图片只有总注视时间差异有统计学意义 (P<0.05) ;而对于第8张图片, 两组在4项眼动指标上均差异无统计学意义 (P>0.05) , 可能是由于两组对象在连续观看了4张相对简单的黑白图片后, 突然面对抽象复杂的彩色图片均需要投入更多的心理能量造成的, 见表1~4。

个

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3 讨论

国内以往关于罗夏墨迹测验的眼动研究主要是截取对象第一反应之前的眼动数据进行探讨[2,10,13]。而本研究截取了对象整个自由反应阶段的眼动数据, 能够更全面地了解抑郁患者在眼动特征上与正常个体的差异。

抑郁患者在自由反应阶段的注视点数目、总注视时间和眼跳数目均显著小于正常个体, 而眼跳幅度则显著大于正常个体, 说明正常个体在观看图片时愿意投入更多的心理能量, 这与抑郁患者对事物失去兴趣、思维或注意能力降低的特征相吻合。另有研究也表明与正常组相比抑郁组的凝视点数 (NEF) 显著降低, 这与本研究得出的抑郁患者的眼动特征趋势相一致[14,15]。

因此, 尽管罗夏墨迹测验本身的抑郁指数对抑郁症的鉴别效度只有0.14[15]。但若把该测验与眼动技术相结合并借助于大量的询证医学证据, 相信将会大大提升该测验对抑郁症患者的临床诊断价值。

摘要：目的:研究抑郁障碍患者的眼动特征, 为抑郁障碍的鉴别诊断提供更多证据。方法:研究拟将罗夏墨迹测验与眼动技术相结合, 对抑郁障碍患者与正常人在罗夏墨迹测验自由反应阶段的眼动特征进行了对比分析。结果:抑郁障碍患者的注视点数目、总注视时间、眼跳数目均明显小于正常人, 平均眼跳幅度明显大于正常人 (P<0.05) 。结论:抑郁患者具有不同于正常人的眼动特征, 将罗夏墨迹测验与眼动技术相结合可以为抑郁障碍的临床诊断提供更多的依据。