眼动技术

眼动技术（精选12篇）

眼动技术 篇1

摘要：本文综述了眼动技术的来源、发展、使用范围, 以及在广告研究中的应用。

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。

参考文献

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[3]Wedel, M., Pieters, R..Eye fixations on advertisements andmemory for brands:A model and findings.Marketing Science, 2000, 19 (4) :297-312

[4]闫国利, 田宏杰:眼动记录技术与方法综述.应用心理学, 2004, 10 (2) :55-58

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[6]闫国立, 白学军:广告心理学中的眼动研究和发展趋势.心理科学, 2004, 27 (2) :459-461

[7]丁锦红王军张钦:平面广告中图形与文本加工差异的眼动研究.心理学探新, 2004, 92 (4) :30-34

眼动技术 篇2

西方关于阅读的眼动研究

阅读中的眼动能反应出阅读中的认知加工.本文对近期西方关于阅读的眼动研究进行了全面的`回顾.文章主要讨论了阅读中的眼动特征、阅读的信息加工与眼动的关系、跳读中的信息整合的特点、影响阅读中眼动的因素以及两种重要的眼动控制模型.笔者对这些方面的眼动研究进行了评价和总结.

作 者：张金桥 作者单位：暨南大学华文学院,广东,广州,510610刊 名：暨南大学华文学院学报英文刊名：JOURNAL OF COLLEGE OF CHINESE LANGUAGE AND CULTURE OF JINAN UNIVERSITY年，卷(期)：2003“”(4)分类号：B842关键词：阅读 眼动 认知加工

眼动指标的认知含义与测谎价值 篇3

分类号 D9172测谎技术是将心理学与计算机科学等多种相关学科融为一体，对个人内心的隐瞒意图和状态进行探测的一门科学。20世纪初，随着现代测谎技术的不断发展，测谎技术以其较高的测试信度与效度为诸多应用领域所认同、接受。在刑事侦查实践中，测谎技术的大量运用极大提高了刑事侦查工作的效率。从某种程度上说，测谎技术的运用具有重大的变革意义。但是，随着传统测谎技术在司法实践领域的广泛运用，其自身的技术缺陷与不足也变得更加明显。以多道生理测试仪为主体的传统测谎技术，在“反测谎”及测试“伪反应”等问题上，面临诸多质疑。随着生物学与心理学的发展，尤其是认知神经科学的兴盛，一些基于脑科学的测谎技术，如fMRI、PET、ERP技术也逐渐出现，但这些技术尚未成熟，也存在诸多缺陷与不足。近年来，在实验心理学与认知心理学领域，国内外研究者运用眼动跟踪记录技术考察人的认知加工过程，取得了一定的进展。

1眼动与眼动记录技术简介

人的信息获取80%是依靠视觉，眼球运动是视觉信息输入的主要方式。人类眼球运动有三种基本类型：注视、眼跳和追随运动。注视是指将眼睛的中央凹对准目标刺激的活动。眼跳是注视点的快速转移，从而将需要注视的对象保持在视网膜中央凹区域，以此获得清晰的视觉。追随运动是指眼睛追随一个运动的物体移动。

眼睛是心灵的窗户，人类自始就通过观察人的眼睛来分析判断其内在的心理活动。19世纪末，国外研究者开始通过分析人的眼球运动来考察人的心理活动，分析眼动行为与心理活动的关系，专门记录眼球运动的装置——眼动仪也随之出现。眼动仪的出现为心理学研究者进行不同条件下的视觉认知加工提供了重要手段。一百多年来，眼动记录技术不断发展，由简单粗糙到智能成熟，先后经历了观察法、后像法、机械记录法、光学记录法、影像记录法等多种方法的演变。近些年来，随着计算机技术、红外技术和微电子技术的飞速发展，高精度眼动仪也开始出现，极大地促进了眼动记录技术的推广与运用，尤其在认知心理学研究中，这一手段成为一种不可替代的研究技术。

2眼动技术测谎的可行性

2.1眼动技术是观察“谎言”机制的重要手段

认知心理学认为眼运动与认知之间存在诸多关联一致性。美国心理学家Just和Carpenter的直接假说（Immediacy Assumption）和眼脑假说（Eyemind Assumption）都指出眼运动与认知的直接联系。因此，对眼动轨迹的追踪分析就成为考察大脑认知活动过程的一种有效途径。研究表明，眼运动的速度、眼跳动距离、注视停留时间及扫描路线等指标都是分析大脑认知加工过程的有效指标，对这些指标的综合分析能揭示复杂的认知活动变化。同时，微小眼跳与瞳孔直径等指标又与人的情绪状态存在很大的相关性，对于焦虑紧张等负性情绪的反应尤其灵敏。因此，通过眼动技术，既可以分析认知加工过程，又可以分析认知过程所伴随的情绪反应，而“谎言”产生机制则恰是认知加工与情绪加工双重加工的合体，重点体现为记忆与情绪反应，所以，眼动技术可以作为观察“谎言”机制的重要手段。

2.2眼动技术具有特有的“测谎”优势

传统的多道生理心理测试仪（polygraph）是当今用于刑事测谎的最为普遍的技术，其操作简便，反应灵敏，易于学习。但多道测试仪的原理是测量情绪反应所伴随的生理反应，而并非认知过程本身，这就使得这种技术效度较低，尤其是难以避免假阳性问题，因此这一技术逐渐被事件相关电位技术（ERP）等新技术所取代。事件相关电位测谎技术通过给予受测人一定刺激（视觉、听觉）来探测所产生的诱发电位，直接考察说谎认知过程本身，具有较高的信度与效度。但由于诱发电位本身的复杂性要求这种测谎技术的操作者掌握诸多心理学知识，如认知神经科学、实验心理学、认知心理学等，同时还要具备刑事侦查学的相关知识，而且操作者在测试前需科学合理地制作刺激材料，并在测试中严格控制无关变量，这就使得事件相关电位测谎技术在公安实践中较难普及。相对于以上两种技术，眼动测谎技术有着明显的优势：一是易用性，眼动技术中眼动记录设备操作简单，同时数据分析也较为形象直观，测试操作人无需太多专业背景与专业训练；二是生态化，眼动记录设备往往采取无接触方式，不影响正常的认知加工，不同于ERP技术受到电极帽导电膏的影响，可以用于真实的审讯环境中，也可以用于一般性证人测试，这种生态化的测试手段，会使测试结果更加客观、真实；三是高效度，与多道测谎技术相比，由于眼动技术是考察视觉认知加工过程，其测量效度要更高，而且某种程度上与事件相关电位测谎有着同样的效度，同时，眼动技术也可以结合认知过程所伴随的情绪指标进行辅助分析，使心理测试的信度与效度大大提高。

3眼动指标的认知含义与测谎价值

通过分析眼动指标进行个体心理加工过程的分析考察是当代心理学研究的重要方法之一。以下从众多基于眼动技术的相关心理学研究中选取具有一定测谎意义的指标进行阐述，探讨该指标在测谎方面的应用价值。

《心理技术与应用》 2015年第7期 （总第23期）任延涛孟凡骞眼动指标的认知含义与测谎价值3.1首视点

首视点，即第一次注视位置，它往往反映被测人的兴趣点（与关心、焦虑事件相关）。刑事测谎中，首视点指标往往反映出被测人对案件信息的不同关注点，具有一定的鉴别力。但是，首视点指标也容易受到刺激材料物理特性的影响（Kirchner，2006）。第一，材料的新异性特性（亮度、颜色、轮廓等），即刺激材料中，某部分信息在亮度、颜色、轮廓、材质等特性上与周围环境形成鲜明对比，则这部分信息更能引起人的首次注视；第二，活动性，即运动的信息相对于静止的信息更能引起注视；第三，危险性，有些危险性信息，如刀、枪等，能引起人更多的首次注视。在刑事测谎中，图像刺激中要避免具有以上特征的材料，要考虑到刺激材料的这些物理特性对人的眼动行为的影响，以排除无关变量干扰（任延涛，韩玉昌，隋雪，2006）。

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3.2注视时间

从直接假说（Immediacy Assumption）和眼脑假说（Eyemind Assumption）开始，许多研究数据表明，对某信息的注视时间一般即是对此信息的认知加工时间。认知加工难度较大时，也即认知负荷大时，注视时间会相应延长。在刑事测谎中，注视时间是较为有效的测试指标，它可以反映受测人对某信息的熟悉度与关注度，如现场场景信息、作案工具信息、面孔信息等。同时，也可结合瞳孔数据，分析受测人的情绪状态，如焦虑、恐惧等。有研究表明，考察不同熟悉度的面孔识别过程中，被试的注视时间及瞳孔直径有显著的差异。所以，注视时间这一指标对于刑事测谎中的熟悉度检验有着重要的研究意义。

3.3注视次数

注视次数是以某一个特定研究区域（兴趣区）为单位，计算受测人对这一单位区域的注视次数，它反映受测人对该区域的熟悉度与兴趣度。在刑事测谎中，可以现场某一环境作为刺激材料，划定作案人了解的与作案相关的特殊区域，测试受测人对这一区域的注视次数。这一参数能清晰反映受测人的知情度或熟悉度。当然，在刑事测谎中，可根据不同的测试目标选取相应的测试材料，划定不同的兴趣区，从而分析这一兴趣区内受测人的注视次数，如杀人案现场尸体位置（移除尸体），盗窃案现场钱物遗失位置等都可以被划定为兴趣区。

3.4眼跳距离

眼跳是一种快速的注视转移，是将视网膜的中央凹重新定位到视觉场景中的一个新点上，以此来获得精确而清晰的视觉（Schall，2002）。眼跳距离，是指从前一个注视点向下一注视点进行视线转移时，两个注视点之间的夹角，往往以角度为单位。这一指标反映视觉加工的广度，夹角越大则信息加工广度越大。在刺激材料中，信息量较大部分的眼跳角度小，或兴趣区内的眼跳角度要小（Bohme，Krause，Barth，& Martinetz，2004）。在刑事测谎中，眼跳距离大的扫描区域往往不是受测人所关心的内容，而眼跳距离小的区域则是其兴趣所在。眼跳也在一定程度上表明眼跳是与注意转移相伴的（张学民，舒华，高薇，2003）。作案人与非作案人由于存在不同的认知状态，对同一现场图片的眼跳距离有着明显的差异。

3.5回视数

回视是指从后一注视点又返回以前注视过的区域。回视指标表明先前的信息加工不完全、不充分，有继续加工的必要，它反映出被测人对图像刺激不同区域的关注度存在差异，关注度高，则可能存在明显的回视加工。在刑事测谎中，作案人回视数越多的区域，往往就是案件信息关键区域，如盗窃案中的财物存放、盗取位置。但回视数并不是一定精确的指标，它容易受到其他因素的影响，因而，回视数通常可作为一个有效的辅助指标。

3.6瞳孔直径

瞳孔大小直接与人的各种情绪相关，尤其是负性情绪，如焦虑、惊恐、愤怒，在这些情绪的作用下，人的瞳孔直径的变化非常明显（Webb et al.，2009）。在刑事测谎中，瞳孔直径指标能有效测查受测人对关键问题（声音刺激、图像刺激）的情绪变化，如作案人对犯罪现场图像刺激会存在较大的瞳孔直径变化。瞳孔大小变化，与认知加工难度也存在相关，难度大时瞳孔变大，并且稳定性较差。在实践中，可以结合注视时间等指标，来判断被测人对刺激的加工难度。如作案人对被害人的面孔刺激会具有较大的认知负荷，加工难度较大，瞳孔直径有较大变化，同时也会伴有强烈的情绪反应，也使瞳孔直径增大。但是值得注意的是，瞳孔的变化对外界光线的变化较为敏感，在测试中，要保证刺激材料具有相似的物理特性，如亮度、颜色等一致性。测试前应该进行一定的亮度测试，排除这种无关刺激的干扰。同时保持外界环境变化的一致性，如房间光照度及噪音变量的恒定。

3.7兴趣区

兴趣区是指按照顾不同的测试任务要求，将刺激材料的某个区域设定为关注区域，记录受测人在此区域的所有眼动数据。兴趣区必须结合注视次数、瞳孔直径与注视时间等指标进行综合考察。在刑事测谎中，可按不同的测试任务、针对不同的测试对象设置兴趣区。兴趣区的划分具有较大的灵活性，也可以进行未知信息的探察，如抛尸地点等。

3.8眼跳潜伏期

眼跳的潜伏期是指从刺激呈现到眼跳开始执行之间的时间间隔，包括信息的传入、传出所需的时间和由所经通路的复杂程度决定的中枢加工时间（Darrien，2001）。在眼跳潜伏期中视线保持在注视点范围内，而在注视的过程中至少发生了两个加工过程：一是对中央凹视野中的目标进行分析并对边缘视野中的目标做眼跳定位；二是为下个眼跳做好准备。眼跳指标较为精细，一般认为这一指标受神经加工速度及刺激的特异性影响较大，在刑事测谎中运用较少。在刑事测谎中，这一指标的研究价值有着较大的争议。

3.9眼动轨迹

眼动轨迹是指被测人观察刺激材料所形成的物理扫描路径。眼动轨迹指标能真实揭示被测人整个认知加工过程，清晰展现被测人在加工刺激材料时所表现的认知负荷与兴趣特征。在刑事测谎中，作案人往往与非作案人的眼动轨迹存在较大的差异。刑事测谎过程中，在分析其他眼动指标的基础上，运用眼动轨迹指标进行最后的综合分析，能深入揭示被测人的心理活动特点。

目前，基于眼动指标的测谎研究仍处于探索阶段，在一些观点上学者们仍存在一定的争议。作为一种独立的测谎手段，眼动测谎仍存在一些缺陷，如测试主观性、随意性较大，尚未具备客观标准与测谎问题模式等，但是，眼动技术作为测谎技术的一种必要手段是毋庸质疑的。未来的测谎技术将是多种技术的有机整合，而眼动技术必然是其中不可缺少的一种。

参考文献任延涛， 韩玉昌， 隋雪. （2006）. 视觉搜索过程中的眼跳及其机制. 心理科学进展，14（3）， 340-345.张学民， 舒华， 高薇. （2003）. 视觉选择性注意加工的优先效应与加工模式. 心理科学，26（2）， 358-359.Bohme， M.， Krause， C.， Barth， E.， Martinetz， T.（2004）. Eye movement predictions enhanced by saccade detection.Brain Inspired Cognitive Systems.Stirling： University of stirling.Darrien， J. H. （2001）. An analysis of the dependence of saccadic latency on target position and target characteristics in human subjects. Bmc Neuroscience， 2（1），13.Kirchner， H. （2006）. Ultrarapid object detection with saccadic eye movements： visual processing speed revisited. Vision Research， 46（11）， 1762-1776.Schall， J. D. （2002）. The neural selection and control of saccades by the frontal eye field. Philosophical Transactions of the Royal Society B： Biological Sciences， 357（1424）， 1073-1082.Webb， A. K.， Hacker， D. J.， Osher， D.， Cook， A. E.， Dan， J. W.， & Kristjansson， S.， et al. （2009）. Eye movements and pupil size reveal deception in computer administered questionnaires. Lecture Notes in Computer Science.

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Cognitive Values and Polygraph Testing Applications of Eye Movement IndicatorsREN Yantao；MENG Fanqian（National Police University of China，Shenyang 110035，China）Abstract： Eye movement technology is one of the important methods in cognitive psychology. As it is zeroharm and ecological， polygraph technology employing eye movement analyses is an advanced method， which has high level of reliability and validity， compared to traditional forms of polygraph techniques. Analyzing eye movement facilitates the mechanism of lying. Several eye movement indicators can be used in polygraph tests， including the first of fixation， duration of fixation， the number of fixation， distance of saccadic， the number of regressive eye movement， pupil diameter， area of interest， saccade latency， and eye movement locus. Despite the advantages， polygraph tests relying on eye movement analyses remain developing and need to be interpreted with caution.Key words： eye movement； cognitive； polygraph test

栏目编辑/王晶晶终校/丁尧《心理技术与应用》 2015年第7期 （总第23期）Psychology： Techniquse and Applications7th Issue， 2015 （Serial No.23）收稿日期：20150302

眼动技术在飞行安全中的应用概述 篇4

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。

眼动技术 篇5

如今大多网页设计让人觉得杂乱，主要原因之一就是“优势点”过多，当只需要突出一两个优势点时还好，但当网站充斥着5个以上的“重要内容”时，用户能留下的印象也只有“杂乱”了。因此设计页面布局需要明确根本目的，一是用户目的，二是网站目的。以及指定网站的页面优势区。

有些时候，用户的目标与企业的商业目标相符，比如一个买了ipod的顾客会很乐意接受你给她推荐的配件并断然购买之;但更多时候用户与企业目标不符，比如看报纸的读者不想看到广告，会竭尽全力避免广告。

根据用户面对网页时的目的不同，浏览模式也大不相同。此文重点分析了几种浏览网页的行为：

1、查找新闻

在此处作者举了3个例子，都是针对特定用户的眼动轨迹注视点进行分析。发现这3个人各有自己的观看特点，有的人看左，有的人看中，有的人看右。【真是令人绝望，这让人怎么总结出模式来嘛!说不定这还是挑的眼动轨迹最清楚中的3人来看的，其他的根据眼动轨迹根本就难以自圆其说。不过从此处也学到了一个描述方法，就是挨个注视眼动轨迹，并找出一堆一堆的，至少，这能说明该用户的关注阶段所对应的关注区。】

2、浏览购物页面

在有购物任务(选择物品并完成购买)的这个案例中，举了较多的用户作为例子。但同样的存在有“百花齐放”的问题——用户的注视模式不尽相同，有的看广告图，有的看上面的水平导航，有的看左边的菜单。不过作者还是想方设法总结出了几个相同点，其实在我看来只有一个相同点，也就是模糊的雪景图片都被大家不约而同地忽略了。然后作者就得出结论说，清晰的图片引人注目，然后又根据看菜单那俩人的情况得出结论说菜单上加粗的选项也有人看。

3、购买特定商品

此行为分析中用了3个例子。因为有要购买商品的任务在身，大家都查看了水平导航。不过每个人还是有不同的模式。有的就专心只看了水平导航，有的盯着搜索框看了好几眼，有的也瞅了一下下方的大广告。然后作者又据此得出一个大白话结论就是如果任务特定，那么人们可能会倾向于查看相同的基本区域，不过区域里面又会有所不同。【这不是明摆着的吗，你测这么几丁人，页面又那么普通，大家的注视点要是如出一辙，那才奇了怪了。小样本测试的悲哀，555】

4、执行特定任务

例子是寻找一个公司的董事会团队。由于任务很有难度，信息深藏不露，大家八仙过海各显神通。有的人察觉到了这个颜色差别，几眼之间就找到了目标物——主菜单，有的人则是闪转腾挪了半天也无果，最后把目光投向了搜索。作者结论是要确保人们看到网站想让他们看到的。因此提出了设计标准之说。

用户期望的设计标准：

显而易见的菜单栏，贯穿页面顶部

网站徽标位于所有页面左上角

搜索输入框位于所有页面右上角

登录、注销位于所有页面右上角

功能导航位于页面顶部或最下面，比主导航略小或视觉感觉略弱。

【一言以蔽之，要符合一般网站的常规，打破用户心理预期是要付出代价滴!除非你做的是专卖店，开超市就要有开超市的样子，不能让人来了找不到东西】

作者还谈了一下企业内部盲目往网站这片“公地”无限制增加东西的现状【看来外国人也未能免俗】，建议解决之道是搞一个“网站设计指南”，简洁高于一切，如果有人再提无理要求就祭出这把大旗，令其知难而退，不了了之。

【收获：

1、学到一种描述方法，总结如下：

“某某先是看了……，然后也向(上/下/左/右)注视了……，随后看向……，也许她觉得(大胆推测之)”

“某某注视了……可能她觉得(大胆推测之)，于是她跳过了……，在(底部上部中部)她看到了……(目标物)”

“某某先看的是……看到这里没有啥啥啥(大胆推测之)，她的视线就直接向(上下左右)，暂停在……，随后她跳过……，看了……，之后她向(上下左右)看去，可能她觉得(大胆推测之)”。

2、注视点轨迹图是用来说明具体观看情况最好的工具，既清晰又具体，根据它也可以描述区域。这篇的副标题可以叫《如何解读轨迹图》

3、我突然意识到一个问题，这些注视点之间的时间距离是等距的吗?是否能根据时间是否等距也琢磨出点什么来呢?不然你凭什么下结论说用户从一个点到另一个点能“只看了一眼就像被火灼烧了一样马上移开了视线”?】

二 组织好页面的秘诀

总结了几个秘诀：

1、简洁的页面

举了3个例子的热力图，从热力分布比较均匀并结合用户事后对此购物体验高度评价的事实，得出结论是“用户想浏览这个网站的整个主页”【莫非这是网站的目的?】而从网页本身的分析来看，其符合常规并重点突出、页面简洁是首要特点，

提供了一些设计tips：

空白区、内容框和色彩有助于用户看到。要勾划出这些区域，不要让内容太杂乱。

信息较多时要呈现一致的格式。

每个版块都要有标题。

举了一个反面例子，菜单重复出现，在页面顶部和左侧，这种浏览方式无法让人感到愉悦。

2、页面内容的多寡对注视点数目的影响有限

测试页面凌乱对用户的影响，引入了页面密度的概念，主要是通过数量来反映的，统计页面上各种元素的数量。作者用密度等级和注视点平均数量来比较。发现页面密度对注视点数目影响不大。【页面密度的概念很有新意，但用注视点数量和它建立相关性是不是太牵强，注视点的多与少能说明什么?有意义吗。我觉得用热点区或用户满意度来建立相关性倒更靠谱一些，毕竟网站设计的初衷不是要人多看几个点吧】

3、优势区

与页面密度相比，设计元素更重要。具有高度一致性的页面，即使充满很多内容也能让用户的浏览顺利愉快。

同2点所讲，页面密度和注视点的关系，在此处得到应用。此处的取向是，因为带有任务，所以在完成任务前注视点越少，说明页面可用性越高。

有两个总结点：

“色彩不经意间就提升了彩色框中内容的重要性。【这确实是个规律】用户体验并没有因为视觉渲染而提高，因为最重要的内容没有出现在用户期望的地方。【这取决于任务。注意设定的需要用户去完成的任务真的是网站的Top任务，不然就会喧宾夺主】”

眼动仪研究可取得数据：(1)用户事后感受，(2)用户对该页面浏览结束时是成功完成状态还是失败放弃状态，(3)完成时所用的时间，(4)判断注视点多是积极的注视(期望查看)还是无奈的寻找(过度查看)。(5)涉及多个页面的切换时，在某个页面注视点多，说明比较相信这个页面能完成任务。

“它让用户在这个标题下面的褐色框内花费了很多注视点，而实际上他们所需的信息并不在那里。”【对这个任务来说显然是沮丧的，但这是否意味着对另一个任务来说，这个页面布局却是非常有效的呢?这是否又落回到页面需要完成多个任务时，到底以谁为最优先，以谁为优势区的初始矛盾?】

首要任务概念。关注首要的任务。

有时铭记设计原则也pk不过用户的惯性行为：找人口数据时，用户对页面右方的目标值视而不见，一头扎进了搜索。

【网站用户的特点：1、惯性行为，2、广告盲】

导致任务失败的因素：

(网站因素)

优势错配：网站布局没有把此任务放到优势区

术语不清晰：用户看了也不知道就是要找的目标

广告盲：形式和位置貌似广告的，被自动忽略了

用户先前的经验：是搜索型还是浏览型用户

惯性行为：钻牛角尖

页面优势区域推荐。通常在水平导航和左边的菜单背景的结合处部分，是最高级别优势区。

4、合理分配版面

“如果把很大一块页面分配给人们并不注视或很少注视的内容，称为屏幕版面误分配。【我情不自禁地想起了网厅那个巨大的、闪烁不止的广告位，除了阻碍人们找到自己真正想找的东西之外，似乎别无它用】如果由于这个问题导致人们跳过一些有用的信息，那问题就比较严重了。【越说越严重了】如果主页呈现的是大量的横幅条幅和没有用的图形，则问题尤为严重。由于用户会把最初25%的时间用于访问网站的主页，因此这是主页设计的大忌。【救救网厅吧!】”

举的那个例子，被作者戏谑地称为“典型的越障训练的例子——页面里充满了用户有意避开查看的特性。”【一幅热力图就能说明问题了——你有滥用优势区的权利，我有无视广告块的自由】

3个例子当中，页面的主要图片都是用户回避的对象。

最糟糕之处就是图片占用了宝贵的优势版面，而让更有用的信息只能显示在页面的下一屏，或者图片传递的信息太微弱或是错误的，用户还要费劲避开。【这说的简直就是。。。】

5、突显最重要的元素

分辨最重要的任务，知道对用户来说页面上哪个东西是最突显的元素。

6、误看元素的代价

突出了你没想突出的。比如在解释说明页面也让一个巨大的Free明摆着来吸引人。太考验用户了!

7、用眼动追踪改善页面布局

建议进行误看元素研究。

四个定量数据来源：

任务完成时间

成功率

错误：确实点击走向了错误路径

满意度：对界面的体验评级

(本文内容来自对《用眼动追踪提升网站可用性》一书第三章“页面布局”的强力研读)

眼动技术 篇6

关键词：眼动理论；平面广告设计

l 眼动理论发展概述

从人们的阅读习惯做出的眼动研究，以1897年Quantz的《阅读心理学中的问题》为先导，然后由1906年Dearhorn的《阅读心理学》和1908年Huey的《阅读心理学和教育学》进一步推动眼动与知觉及其认知理论的新发展。在图画观看视觉搜索和模式识别的眼动研究，以20世纪30年代Buswell对图画观看进行系统研究并得出两种知觉模型结论；Coulcl等（1965）考察搜索数字的眼动模式，Williams（1966）在实验中发现，当只告诉被试者要找的数字信息时，被试者往往不表现出明显的选择性注视，当给出颜色，大小和形状三种信息的同时，颜色信息使被试者表现出明显的选择性注视。尔后，Yarhus（1967）以眼动为指标对图画观看进行更为广泛的系统研究，直到后来南Noton stark（1971）提出一种视觉模式的知觉理论假设，并有证据支持，眼动理论与视觉图形有了更为完整的系统研究理论。在国内，心理学家韩玉昌（1997）对眼睛运动的顺序性问题（时间和空间序列问题），得出许多实验结果，近年，眼动理论与视觉设计的相关理论研究逐年递增。

2 平面广告设计的视觉性

平面广告就其功能而言，它是传递广告信息的一种载体，是广告主与受众间的沟通媒介，其结果是为了达到一定的商业宣传目的。平面广告的空间则体现为在长和宽的二维形态中传达视觉信息。不同的平面广告制作方式（即印刷类、非印刷类和光电类），不同的使用场所（户外、户内及可携带式）决定视觉注视广告效果也将完全不一样。平面广告因为传达信息简洁明了，能瞬间吸引眼球并达到广告效果，从而成为广告的主要表现于段之一，它包含广告文案、主体图形、点线面、色彩、版式编排等视觉要素。平面广告创作表现浓缩化和象征性，独特性和情感性是否到位，决定着受众注视时间的长短差异；一幅优秀的平面广告设计应该具有充满时代意识的新奇感。

3 平面广告设计视觉吸引力生成

受众群体观看平面广告时会产牛一定的心理效应，包括认知、记忆、视觉导向、思维模式等效应。平面广告向受众传达的是画面，眼睛就起到了关键性作用。视觉导向反应是人们在观察时，由最先注视的部分转移到第二注视部分，又接着转移到其他部分。经过研究结果表明，人的眼球面对静态画面时，往往某部分区域是第一时间进入视觉系统中，然后眼球按照一定的轨迹进行运动，最后按照轨迹运动完之后，眼球又将会对思维传递出比较感兴趣的区域进行二次观看。如果受众群体在观看平面广告时，眼睛长时间对某一部分进行长时间停留，次数多，瞳孔放大，那么表现出受众群体对平面广告中的这一部分具有强烈的兴趣。通过研究眼睛视觉轨迹就可以了解人们的视觉运动规律，平面广告设计时，按照视觉运动规律，在创作方式上，画面布局，插图风格，文字排版等方式上，将想要传递的信息依主次顺序展现给受众群体。

4 眼动理论与平面广告设计

4.1 面积大小对视觉注视影响

物体面积的大小对比往往能刺激受众群体将视觉中心转移到较大的物体上。国外科学家通过实验发现，占报纸半个版面以上的平面广告获得注视的时间与注视频率明显高丁版面较小的广告。90%以上的人注意到了四分之一版面的广告，76%的人注意到了十六分之一版面的广告，而只有6%的人注意到了六十四分之一版面的广告。在一幅房地产平面广告的眼动注视研究中发现：10名测试者中有9人没有阅读广告中的文案和观看较远位置的主体图形，后来，设计师对原广告进行修改，放大了主体图形的大小，对广告文案做出加大字号和加粗字体的处理，使其变得醒日。结果发现有8个人注视到了广告主体图形和广告文案，修改过的广告效果明显比未修改之前要好。通过研究表明，平面广告中大号字体开始被受众群体注视时间要长丁小号字体的注视时间，86%的人第一注视的是大号字体文案。较大的事物往往对人类的眼球具有吸引作用，平面设计师们常常将传达思想、情绪的内容以大字号，大图形来呈现，增强画面的视觉冲击力，目的主要是为了抓住受众群体眼球，进而达到广告宣传目的。

4.2 版式设计的眼动视觉习惯

在阅读文字信息时，人们习惯从文章的左上角开始阅读，从左至右，从上到下读取信息。因此，平面广告画面中每一部分的空间位置被注视顺序、时间以及次数都是截然不同的。国内研究学者自学军通过眼动仪，探测香水广告对人们的眼动视觉习惯特征时发现：当香水瓶置丁平面广告整个版面的左下方和右下方时，眼睛的注视时间和注视次数明显长丁和多丁广告版面的左上方和右上方，而左右之间却没有差异性。人们在观看平面广告画面时，习惯性将视觉重心放在广告中心区域，南丁受到阅读顺序视觉习惯影响，在视觉注视广告重心区域之后，视觉将习惯性的往下偏移，而注视区域的水平方向接受范围要大丁垂直方向的接受范围。因此，在平面广告的版式设计过程中，平面广告中的突出内容所占空间位置应当位丁版面中心，继而是中心偏下区域，而版面的左右位置没有太过丁明显差异。

4.3 图形传达与眼动注视选择

平面广告画面中的图形总是更能吸引人们的眼球，因为图画是由各种形状和色彩构成，并通过不同形状与形状之间、色彩与色彩之间的对比可以更好地刺激视觉系统。经过多项研究证明：在广告画面尺寸大小、空间位置相同的情况下，有84%的人首先会注视图形而不是文字，有图画的平面广告被注视时间长丁缺乏图画的平面广告。一幅充满视觉冲击力的广告画面往往更能吸引人们的眼球，在平面广告信息传递中，运用优质的图画对广告宣传起着重要作用。

5 总结

广告阅读中的眼动研究综述 篇7

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

[1]Thompson H A, Luce L.What scan cord readings show?[J].Advertising Selling, December, 1940 (33) :42-43.

[2]Herman F.Brandt.The Psychology of Seeing[M].New York:The Philosophical Library, Inc.1945:31.

[3]樊志育.广告效果研究[M].北京:中国友谊出版公司, 1995:66-72.

[4]Lohse G L.Consumer Eye movement Patterns on yellow pages advertising[J].Journal of Advertising, 1997, 26 (1) :61-73.

[5]Lohse G.L, Wu DJ.Eye movement patterns on Chinese yellow pages advertising[J].Electronic Markets, 2001, 11 (2) :87-96.

[6]白学军, 张钰, 姚海娟等.平面香水广告版面设计的眼动研究[J].心理与行为研究, 2006, 4 (3) :172-176.

[7]Garcia C, Ponsoda V and Estebaranz H.Scanning Ads:Effects of Involvement and of Position of the Illustration in Printed Advertisements[J].Advances in Consumer Research, 2000, 27 (l) :104~109.

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

面向人机交互的眼动跟踪方法研究 篇8

在各种领域的眼动跟踪研究有助于了解人类的行为和对视觉刺激的反应[1]。此外,特别针对患有残疾的人们,眼动跟踪还被研究运用于电脑界面的输入设备上。早期,基于机械式和光学的直接安装在巩膜接触透镜或者眼睛上的一些眼睛运动检测方法(如Duchowski)已经能达到非常高的精度,然而其强烈的侵入性会对用户造成不良的使用感。[2]后来,由Young和Sheena[3]提出的眼电图法(Electro-Oculogram),同样具有侵入性,且精度较低,噪声较大。

目前大多数商业视线检测使用红外(Infrared Radiation)相机和主动红外照明的方法来实现高精度的视线方向评估。然而,阳光和用户所佩戴的眼镜会一定程度上降低红外图像跟踪方法的可用性和准确性,同时长时间的红外光照射也会对眼睛产生一定程度上的伤害。为了解决这个问题,可见图像跟踪方法在过去的几年中得到了大量的研究。不同于基于眼图中瞳孔和角膜反射坐标的红外图像跟踪方法,可见图像法直接映射眼睛虹膜中心(Iris Center)的位置到目标平面显示器屏幕。Daugman[4]提出一种使用积分-微分算子(Integro-Differential Operator)在目标形状模型下提取眼图像中圆形虹膜边界(Iris Boundary)的方法,其缺点在于,模型的参数需要迭代或手动调整,不适合实际应用。Valenti and Gevers[5]提出一种基于特征的跟踪方法,使用等照度线特征(比如同等强度下的曲线连接点)来确定虹膜的中心,这种方法的不足之处在于当眼睛区域的特征数目不够多时经常会检测到眉毛或者眼角而不是虹膜中心。Takeshi Takegami等人[6]提出了利用Hough变换拟合椭圆的算法来定位瞳孔,但由于椭圆的参数有5个,参数空间过于庞大,因此拟合效率很低,满足不了实时要求。后来,Lin等人[7]提出基于最小二乘法的椭圆拟合方法,但是由于瞳孔在边缘检测过程中容易受到干扰点的影响,拟合出来的椭圆与真实结果相比往往具有较大偏差。

本研究以椭圆法线法为基础,引入瞳孔边缘像素点的灰度梯度方向特性,利用最小二乘法,运用改进的椭圆拟合方法来检测视线点,开发一套便携移动式眼动跟踪系统。

1 眼动跟踪方法框架

标准的实时眼动跟踪的算法流程图如图1所示。

2 眼动图像处理

通过视屏摄像头采集用户眼睛图像后,需对图像进行滤波,二值化等图像预处理,为后续眼动跟踪提供基础。

2.1 图像滤波

选取合适的滤波方法对后续的图像处理至关重要,经过多次对比测试,在均值滤波,高斯滤波、中值滤波和双边滤波这四种主流滤波方法中,本研究选取中值滤波进行图像预处理,选取参数为9×9的核大小。

滤波后的瞳孔图像如图2所示。

2.2 图像二值化

因为自然光的条件下,瞳孔与虹膜,眼白等其他眼组织反射的光线有比较明显的色差,在采集的图像中,瞳孔呈现黑色,因此本研究可以运用一个比较合适的低阈值对图像进行二值化处理,即可得到灰度值比较低的瞳孔区域的图像。但自然光线与环境的变化会对采集到的图像中瞳孔的灰度值有较大的影响,所以不适宜设置固定不变的阈值来进行二值化处理,在本研究中,本研究运用最大类间方差法来选择最佳阈值[8],具体算法如下:

设图像中灰度为i的像素素数为ni,灰度范围为[0,L-1],则总的像素数为:

则各灰度值出现概率为:

对于pi,有:

把图中的像素用阈值T分成两类C0和C1,C0由灰度值在[0,T-1]的像素组成,C1由灰度值在[T,L-1]的像素组成,则区域C0和C1概率分别为:

区域C0和C1的平均灰度分别为:

其中:μ—整幅图像的平均灰度,且:

两个区域的总方差为:

让T在[0,L-1]范围内依次取值,使总方差获得最大的值的T便是最佳区域分割阈值。

二值化后的瞳孔图像如图3所示。

3 瞳孔中心定位

在普通自然光线下,不同人的瞳孔大小在一个特定的范围内变化,因此本研究采用了一种基于霍夫圆变换的算法进行瞳孔中心的定位,该算法在噪声、遮挡和变化照明的不利情况下有较好的稳定性。

3.1 累加阵列计算

高梯度的前景像素点被选定作为候选像素点,并且可以在累加阵列中进行“表决”。在经典霍夫圆变换执行中,候选像素在周围形成的固定半径的完整圆周围进行投票。描述了一个候选像素坐落在实际圆(实心圆)和经典霍夫圆变换对该候选像素进行表决的模式如图4(a)所示。

3.2 圆心定位

属于一个图像中圈的候选像素的表决往往积聚在相应于圆的圆心累加器阵列仓中。因此,圆的圆心通过检测累加器阵列中的峰值得到定位。候选像素们(实心点)坐落在实际圆上(实心圆圈)和它们的表决模式(虚线圆圈)-与实际圆的中心重合如图4(b)所示。

本研究运用以上方法对瞳孔图像逐帧进行图像处理,以确定瞳孔中心。检测到的瞳孔中心示意图如图5所示。

4 注视点标定

本研究使用均匀分布在屏幕上的25个圆点来完成标定的程序。每一次只有一个点以随机的方式出现,每个点每次显示2 s,从而提供给研究人员足够的标定数据。并且,为了最大程度上增加测试者的注意力,屏幕上显示的圆点的半径依次逐渐减小。屏幕上的标定点如图6所示。

在完成标定程序之后,测试者要观察一组数量为25个的在屏幕上随机出现的圆点,这样每一次实验都能拥有一组既随机又唯一的测试点。这些测试点将用来检测标定技术是否达到功能要求。

本研究采用基于二阶模型的标准标定方法来进行验证。一个标准标定算法通常会设置一组5个,9个或者25个的标定点。最简单的线性标定模型只考虑5个标定点(即图中的点:1,5,13,21,25)。本研究用如下的方程来取得屏幕坐标和测量结果之间的映像:

式中:(SxSy)—屏幕坐标,(x,y)—瞳孔-眼的角向量,a0,a1和b0,b1—未知系数并能通过最小二乘法求得。

二阶多项式标定方程需要用到9个标定点(图中点:1,3,5,11,13,15,21,25,23)或者25个点(图中所有点)。该多项式如下所示:

式中:a0-a1,b0-b1—未知系数,并能通过最小二乘法求得。

标定完成之后,注视点的坐标可通过插值算法求得。比如,假设屏幕坐标和用于标定的眼角到瞳孔角向量在点集P1和P2中是相对独立的,即{(sx1,sy1),(x1,y1)}和{(sx2,sy2),(x2,y2)}。那么在测量眼角到瞳孔的角向量(x,y)之后,屏幕坐标可由以下方程式求得[9]:

标定误差的平均映射误差可由以下公式计算得出:

式中:E—标定误差;i—测试点代号;ei—单个测试点的映射误差;(xei,yei)—测试点的实际坐标;(xmi,ymi)—对应映射瞳孔//眼角向量的坐标。

5 实验评估

为了评估系统的准确性,本研究招募了15名测试者来完成最终的测试,各个测试者视力情况均正常。笔者分别测量了每名测试者的注视点,并在水平和垂直两个方向上评估了视线检测误差。为保证实验测试质量,本研究测试环境固定为白天光线充足的室内,避免了光线过于强烈的室外和光线组成较复杂的夜晚。

5.1 测试系统的组成

为了验证本研究提出的眼动跟踪系统,本研究设计开发了一个原型系统,其硬件如图7所示。

基于树脂镜架的载具方便用户进行佩戴,并且与眼睛保持相对固定的位置,在镜架右眼的位置,本研究运用3D打印技术设计了一个CCD摄像头采集工具,通过镜面反射,可以拍摄到整个眼球区域。CCD摄像头品牌为昌斯特,最高分辨率为1 200*800,图像采样频率为30帧/秒,焦距为0~10 cm,数据输出口为USB2.0,可与电脑直接连接。整个系统轻便体积小,不会给用户带来大的干扰。

5.2 试验结果和评估

本研究分别测量了每名测试者的注视点,并在水平和垂直两个方向上评估了视线检测误差。运用上文提出的标定算法后,本研究得到了其中一名测试者的初始视线数据和标定后的矫正数据,如图9和图10所示。

该测试者的映射测试数据如图11所示。

空心圆点—实际的测试点;空心圆点—视线数据

5.3 视线点的检测误差

本研究将15名测试者随机分成5组,测试结果取每组五名测试者的平均值,表1和表2即为5组测试者的视线检测误差和垂直与水平方向的眼睛注视检测的结果。研究人员可以明显地看出,水平方向的检测误差明显小于垂直方向的检测误差。在实际测试过程中,A,B,D和E这4组测试者的数据显示,垂直方向检测的误差超过了30(像素),大于水平方向检测的误差。

(单位:pixel)

对5组测试人员的测试数据进行对比分析发现,水平方向误差明显大于垂直方向的误差,而同一名测试者的每次测试数据也有不同程度的差异,但是在合理范围内。原因总结如下,在日常生活中,瞳孔(眼球)的水平方向运动范围明显大于垂直方向的运动范围,造成水平方向的测试精度大于垂直方向的测试精度。

本研究中CCD摄像头的分辨率设置在640*480的中等分辨率以增加系统的检测跟踪速度,图像跟踪帧率达到12 fps,基本满足了系统速度的要求。误差除以摄像头水平与垂直方向的总像素后即得到系统的水平方向视线检测误差和垂直方向视线检测误差,分别是3.74%和5.34%,具有较高的精度,并且与其他的单摄像头视线检测方法有同等级别的表现。考虑到本研究所提出的系统硬件配置简单,便于携带,具有更高的性价比。本研究提出的方法与其他眼动跟踪方法(VE[10]、IP[5])的精度对比如表3所示。

6 结束语

本研究提出基于梯度值和圆特性的改进椭圆拟合算法进行对眼球瞳孔中心进行检测跟踪,通过基于二阶模型的标定对注视点进行标定,实验测试结果表明,该系统在水平与垂直方向的检测误差分别为3.74%和5.34%,精度较高,满足了人机交互系统功能性的需求。同时本研究运用3D打印技术辅助设计了一套便携移动式眼动跟踪装置,通过个人电脑和普通CCD摄像头在自然光下获取眼动图像,结构简单、便于佩戴,有较大应用前景。

在下一步的工作中,笔者将改进眼动跟踪算法,提高检测精度,完善系统硬件,将这一系统投入真正实际的眼动输入应用中。

参考文献

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[9]MEHRUBE M,LINH M P,HUNG T L,et al.Real-time eye tracking using a smart camera[J].Applied Imagery Pattern Recognition Workshop(AIPR),2011(10):1-7.

眼动技术 篇9

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

ms

个

°

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。

眼动技术 篇10

疲劳驾驶是当今交通安全的重要隐患之一。机动车司机在疲劳时,他对于周围环境的感知能力,形势判断能力以及对车辆的操控能力都会有一定程度的下降,所以在这种情况下很容易发生恶性交通事故的。而且根据统计数据表明,在2007年至2009年之间,我国直接由疲劳驾驶而导致的车祸死亡人数分别占机动车驾驶人交通事故总死亡人数的11.35%、10.91%和12.5%。每年大约有9000人死于由于疲劳驾驶带来的车祸[1]。因此,研究并开发出高性能的机动车疲劳驾驶检测系统,对于改善我国交通安全状况有非常重大的意义。疲劳给人们最直观的感觉是眼睛要闭合或半闭合,所以当机动车车主驾车疲劳时,眼睛会出现微闭,这是不同于驾驶员正常驾车时的状态的,所以基于眼动特征来研究机动车疲劳识别系统是最直观的。

1 系统方案

通过从摄像头获得每一帧图像中的双眼大小、位置信息以及运动变化,就可以将一段时间内驾驶员的眼部活动规律统计出来,结合疲劳状态分析指标,就能够对驾驶员疲劳状态进行评价。

综上所述,我们系统的总体设计包含了以下几个方面的内容,如图1所示:

1 从视频中抓取图像

视频由一帧一帧的图像组成,由于后续的处理都是在图像的基础上进行,因此图像获取成为了首要工作。在这个过程中,首先定义一个Cv Capture指针类型的变量,用于打开摄像头并获取摄像头拍摄的图像。随后定义Ipl Image类型变量,用于从视频中抓取某一帧图像。随后,使用cv Capture From CAM函数来打开摄像头获取图像,再使用cv Grab Frame函数从视频中抓取图像,使用cv Retrieve Frame把抓取的图像释放到I-pl Image变量中,从而就获取了一帧图像。

2 图像预处理

在驾驶环境下通过视频流采集的图像会受到诸多因素的影响而包含噪声信息,如分辨率、系统噪声、突变背景等,给接下来的图像运算带来干扰。因此,我们对源图像通过直方图均衡化的手段进行预先处理,去除噪声,增强图像对比度,凸显图像细节,提高图像质量。(基本图像处理算法略)

3 人脸检测

我们将人脸的垂直方向和水平方向均分为不同部分,人脸粗略区域的高度选取人脸上半部分的下1/2区域,宽度选取人脸的中心5/7区域。在人脸检测模块,我们已经得到了定位人脸的矩形框的坐标,根据先验知识的约定,我们可以做到对人眼粗略区域坐标的定位。这样可以保证,不管实际检测的人脸比例怎样,我们的矩形框都可以肯定将人眼包含在尽可能小的矩形框内,并且能够粗略地排除头发,鼻子等因素的影响。这样,我们就根据先验知识在人脸区域内设置了我们的感兴趣区域,为接下来的算法排除干扰,提高了运行速率。

Open CV包含一系列的预先训练好的物体识别文件,也允许你训练并存储新的物体模型。在我们的程序中,使用了Opencv1.0中自带的分类器文件haarcascade_frontalface_alt2.xml。

函数Load Haar Classifier Cascade装载训练好的级联分类器,其格式为Cv Haar Classifier Cascade*cv LoadHaar Classifier Cascade(const char*directory,Cv Size origwindowsize),其中directory为包含训练好的级联分类器文件的路径。Origwindowsize为级联分类器在训练中采用的检测目标的尺寸。

检测要用到函数Haar Detect Objects。该函数使用针对某目标物体训练的级联分类器在图像中找到包含目标物体的矩形区域,并将这些区域作为一系列的矩形框返回。其格式为Cv Seq*cv Haar Detect Objects(const Cv Arr*image,Cv Haar Classifier Cascade*cascade Cv Mem Storage*storage,double scalefactor=1·1,int minneighbors=3,int flags=0,Cv Size minsize=cv Size(0,0))。其中image是被检图像;cascadehaar是级联分类器内部标志形式;storage用来存储检测到的一系列候选目标矩形框的内存区域;scalefactor是在前后两次相继的扫描中搜索窗口的比例系数;minneighbors是构成检测目标的相邻矩形的最小个数(默认为-1);flags是操作方式;min-size是检测窗口的最小尺寸。默认情况下被设为分类器训练时采用的样本尺寸[2][3],如图2所示:

4 人眼识别

人眼识别环节是人眼定位前的重要步骤。系统采用Adaboost算法,利用Open CV提供的样本训练和检测方法。

首先采集样本,使用haartraining应用程序,从已采集的样本集中训练出分类器,该分类器可以很好地区别出人脸和非人脸;在检测环节,加载待检图像帧至分类器中,通过对图像像素点的扫描,找到图像中包含的人脸,标定该区域。后续操作会在已标定的人脸区域中进行,缩小计算区域,排除非人脸因素的干扰,极大地提高了系统的运行速率。下面具体对基于Adaboost算法的人脸识别进行具体说明。

4.1 人眼库的建立

人眼的训练过程需要提供一定的人眼库,因为没有现成的人眼库。所以我们只能自己收集已有的人眼样本,来建立人眼库。人眼样本,主要裁剪自人脸库样本以及一些互联网下载人脸图片中。样本被统一缩放到20×12像素,样本库共包括1000个人眼样本和1500个非人眼样本[4]。

下面给出一些人眼库中的样本,如图3和图4所示:

4.2 人眼级联分类器训练

人眼级联分类器训练过程与人脸训练过程是一样的。下面给出人眼级联分类器训练结果。最终训练得到的人限检测级联分类器共由20层、1900个Haar-like特征组成[5]。如图5和图6所示:

4.3 人眼级联分类器效果分析

利用上述训练得到的人眼识别级联分类器,就可以进行人脸检测了,下面给出一些分类实例如图7所示,大的矩形框表示通过人眼级联分类器全部的人眼候选区域,然后进行命中统计,就可以确定具体的人眼区域了。程序中将命中统计值的最大区域定义为人眼区域,所以该基于统计的方法也只是得到一个大致的人眼区域。程序还需要改进提高准确度,来精确定位到人眼的具体部位。因为人的双眼在正常的状态下是一致的,所以本程序只是一个眼睛位置的确定来进行人眼分析。

5 人眼定位

该环节包括人眼粗略定位和人眼精确定位两个阶段。粗略定位阶段,根据中国传统的三庭五眼的先验知识,粗略定位肯定存在人眼的大致区域,该区域可能同时包含眉毛,发角等干扰,但却进一步地缩小了计算区域,该环节紧接着上面一环节“人眼检测”来的;

精确定位阶段,将人眼粗略区域通过一定阈值转换为二值化图像。再进行垂直方向上的灰度投影,并且求得直方图,该过程运用的是“灰度图像直方图均衡化”的算法,函数原型为:void cv Equalize Hist(const Cv Arr*src,Cv Arr*dst),其算法的执行过程主要分为三个步骤[3]:

(1)计算输入图像(也就是从摄像头获取的帧图片)直方图,如图7所示。

(2)计算直方图积分。

(3)采用H‘作为查询表:dst(x,y)=H’(src(x,y))进行图像变换。

因为人眼和周围皮肤的灰度存在较大差异,所以根据直方图中灰度值的比较可以较为精确的定位人眼区域,如图8和图9所示:

6 疲劳状态判断

对标定的眼睛区域进行阈值化处理,可得到人眼阈值化处理图,如图10所示,从图像中可以较为清楚的看到眼睛上下眼睑的高度。通过扫描每个点的像素值,其中像素值为255的即为黑色像素点。获取图中最高点和最低点的坐标,二者作差得到眼睛高度。

代码实现:

对人眼图像区域进行二值化处理,可以对上下眼睑之间的高度进行检测。由于每个人的上下眼睑高度不同,所以对每个人进行检测时,先对前100帧图像检测到的人眼高度求和,然后求出平均数,以此作为此人眼睛高度的标准。将随后的图像的人眼高度与该标准作比较,如果眼睛高度小于平均数,则认为该张图像中人眼处于闭合或半闭合状态。需要测定的实时数据更新如图11所示。

采用系统选取目前公认有效的PERCOLS疲劳程度评价指标,即通过闭眼帧在连续N帧内所占的时间比例来分析疲劳状态。

当该比率大于一定数值时,则认为在这段时间里,司机处于疲劳状态。危险“警示”标志如图12所示。

7 结束语

(1)本系统实用性强,贴近生活,很有现实意义。如前段时间发生延安高速公路上的双层巴士车祸事故导致46人身亡。事后认定车祸原因为司机疲劳驾驶。由此可见,疲劳驾驶对于交通安全危害巨大。

(2)本系统算法效率较高,现在算法对于每张图像的分析只需100ms左右,而且对所用空间做到了即时的申请与释放,没有浪费很大的空间来执行程序。

摘要：本系统利用开源OpenCV图像处理函数库进行快速开发,总体设计方案包括如下几个方面:在图像预处理方面,系统将通过视频流获得的图像帧进行直方图均衡化,去除实际图像中存在的噪声,放大图像细节;在人眼识别与定位方面,系统采用成功的Adaboost算法,利用OpenCV提供的样本训练集和检测方法;人眼睁闭状态判断方面,系统利用自适应阈值化获取能够展示人眼完整形状的二值化图像,通过人眼区域内黑色像素点面积变化的比较来判断睁眼闭眼;最后,系统选取目前公认有效的PERCOLS疲劳程度评价指标对当前驾驶员的疲劳状态进行分析。

关键词：OpenCV,人脸检测,人眼定位,二值化,PERCLOS

参考文献

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[4]Santamaria J.,Chiappa K.H.The EEG of Drowsiness[M].DemosPublications,NewYork,1997.

眼动技术 篇11

关键词：中原服饰文化；文化传播；眼动实验；社会服务

中原地区乃国之中、城之源。在历史发展的长河中，积淀了厚重物质和精神的文化。长期以来便利的交通和大量的人口流动孕育出融合的多元服饰文化。在当今，伴随城镇化进程，社会的发展越来越需要文化的创意驱动。随着河南人文城市建设的不断推进，中原服饰文化有必要在广度和深度上积极地与科学技术相融合，寻求更多的延展可能，更好地进行社会服务。

1 眼动实验的原理与过程

眼动实验也被称作眼动测试，主要是依托视线追踪技术，针对受测试者注视特定目标时的眼睛运动与注视方向进行监测和分析。眼动技术以非接触、非侵入的方式了解内心世界主要用来了解真实的认知与感受习惯。进行眼动实验的主要设备是眼动仪。它能够在完全自然的状态下记录人们眼动轨迹。在运用眼动仪进行实验的过程中主要针对以下几个点进行观测和数据分析。主要是注视点的数目、注视时间和关注次数，关注点越多表明关注内容越丰富，目标提取就越困难。首次关注时间越短说明关注内容越引人注目或是关注内容浅显易懂。关注次数越多关注内容越吸引人。当然在多次数关注的情况下，总的关注时间越长说明关注目标越吸引人或是关注内容越难以理解。这些数据与定向访谈结果进行组合，得出的研究结果极具说服力。在这三个主要观测点之下，还存在一些小的观测内容，比如，扫视距离、回视率及回视路径时间。这些信息可以更加准确的分析受测者接受信息的数量和效果。将眼动实验引入到中原服饰文化传播的研究中有助于分析社会人群的实际需求，进一步对中原服饰文化的社会服务模式进行以人为本的创新性研究。

2 中原服饰文化传播的眼动实验规划

文化的传播是指多年形成的一种习俗习惯从一个区域传到另一个区域，从一群体到另一群体的互动现象。文化传播主要包括三个阶段，即接触与显现、分析与选择、采纳与融合。在这三个阶段中由于每个环节都会出现不同的问题。因此，文化的传播也分为直接的采借和间接传播。由分析和选择形成一种新的文化的形式叫“刺激性传播”也就是我们今天所提提倡的创新性传播。文化传播主要是通过人迁移和流动产生的，所以也有纵向传播和横向传播之分。中原服饰文化很难界定是物质性还是非物质性，因此中原服饰文化的传播必定是一种集多种形态的传播方式。随着传播媒介的不断发展，中原服饰文化需要不断引进先进的思想和技术手段，促使其更好地为现代社会需求服务。

2.1 中原服饰文化的接触性认知

在上述文化传播过程理论中，我们提到文化传播的过程中第一个环节就是接触与显现。这也是对信息进行认知的过程。认知观点主张将注意力集中在外观直觉上。在这个过程中进行眼动实验需要关注的是对中原服饰文化的关注点数量和关注时间。

对中原服饰文化的接触性认知的一致性与创新性。中原服饰文化更多的是历史传承下来的传统文化，它的显现是符合历史中的某个时代特征。而在现代文明的时代中，这种文化在传播过程中，必定会出现与社会情境的冲突。那么问题就出现了，这会使承载这种文化的社会及人大伤脑筋，从而失去原本的精神与品质。同时这种优秀的传统文化也会渐渐地退出历史的舞台。在试验中出现的次数和时间总和必定会显示出不协调性。但是在有些情况下，这种冲突与矛盾的不协调性反而对接触性认知是一种刺激。一旦刺激产生就会根据现实环境中的审美与需求形成改良或摒弃。通过眼动实验数据和一定范围内的访谈结果进行综合分析，必定会寻找出达到认知一致和平衡的途径，此外也会产生出刺激性的创意认知，为中原服饰文化的社会服务创新提供研究基础。

2.2 中原服饰文化的符号化互动

中原服饰文化传播过程中在认知的基础上，根据不同的传播媒介会形成一些符号化的元素。中原服饰文化符号有语言和非语言两种，语言符号包括口头表达和文字，非语言符号包括声音、图像。这些元素通过特定的形式进行编码为受众传递信息。从一般意义上而言，服饰符号属于非语言符号。这种符号的外在表征非常丰富。包括传播情境中除言语外的一切由人类和环境所产生的刺激，这些刺激对于信息发出者和接受者都具有潜在的价值。从社会心理学的角度讲，不同人群价值观是不同的，同一人群不同环境下价值观也是不同的。这种情况下，同样需要借助眼动实验，为中原服饰文化和社会服务之间的充分有效沟通提供帮助，不断巩固社会对中原服饰文化价值的认知和维持。只有这样，中原服饰文化才可以为人文城市的建设添砖加瓦。

3 眼动实验对中原服饰文化社会服务的影响

3.1 提高中原服饰文化教育服务的效果

教育服务不等同于一般的产业服务，不能使用经济效益和市场发展的眼光来看待，我们今天所指的教育服务完全是为了满足学习者的心理需求而实施的一系列行为过程，同时也是为学习者扭转错误心理需求和认知的过程。长期以来进行教育的人和场域都缺乏服务的意识，单单只作为传播媒介出现，例如，有些教师不能很好地做到了解学生的实际需求，以人为本的展开有层次有步骤的引导和传授，无法帮助有需求的学习者解决问题。在缺乏服务意识的教学过程中学生的兴趣无法被了解，那么学习的过程将会漫无目的，长此以来教育的针对性和效果就会大打折扣。面对这样的现状，在中原服饰文化进行教育服务的过程中引入眼动实验，准确观测学习者的兴趣方向及渴望的需求，在知识传授者与接受者之间进行充分的交流，有益于教育服务意识的提高和教育服务效果的提升。可将学校的中原服饰文化研究平台、公共文化场域与相关产业，积极开多方合作，提高社会服务能力，形成产、学、研、用一体化的教育服务模式，吸纳学生参与科研项目的开发，有效提高学生的科研能力和社会实践能力。培养适应社会发展需求的综合型人才。同时，根据眼动实验结果分析也可以针对不同学习人群进行多样化的教育服务形式创新，实现全民教育服务和终身教育服务。

3.2 提升中原服饰文化创作服务的价值

进入21世纪，创意经济逐渐成为发达国家和地区的发展趋势，给人们的生活工作带来了深远的影响。文化创意产业是指依靠创意人的智慧、技能和天赋，借助于高科技对文化资源进行创造与提升，通过知识产权的开发和运用，产生出高附加值产品，是一个具有创造财富和就业潜力的产业。中原服饰文化之所以能世世代代流传下来，一个重要的前提条件就是它需要在一种相对封闭的环境下世代相传。随着自然和社会环境以及物质精神文化的不断改变，中原服饰文化面临着现代化快速发展所带来的异常深刻的革命。近年来，河南省文化创意产业快速发展，尤其是河南省提出“建设中原经济区”宏伟目标以后，文化产业的地位在河南全（下转第页）（上接第页）面发展中得到进一步提升，文化创意产业迎来大发展。在中原服饰文化创意产业发展过程中，当“材美、器丽、工巧”的“天工开物”，全部变成了规模化的工业大生产时，我们应该审慎思考，在高速发展中，是否在一些做法上，有违了我们发展文化创意产业的初衷。中原服饰文化的创作就是运用这些文化元素产生新事物。在“内容为王”的时代，创作激发的“差异”和“个性”根据消费者和市场需求而产生的，也是文化创作产业的核心之道。基于眼动实验的中原服饰文化创作，能够在很大程度上引导消费者对文化创作作品产生认知，继而形成对产品的追求和维护，赢得更多消费者的认同形成坚固的市场价值。实施眼动实验可以在感情层面上了解消费者的诉求，有助于促进相关自主创新创意能力，增强市场竞争力，有利于加快中原文化创作服务产业额，提升城市的文化软实力，进一步巩固河南的文化强省地位。我们做中原服饰文化产品一定要做出特色，做出自己的东西，并结合市场实际需求进行开发设计，接受市场的检验，既有极大的文化价值，又有极高的经济价值。

3.3 优化中原服饰文化传承服务的模式

从文化的层面来说，中原服饰文化影响了人们的社会心理、价值观念、道德标准、审美追求、存在范式。中原服饰文化之所以能世世代代流传下来，传统的文化传承机制之所以能有效运转，一个重要的前提条件就是它在一种相对封闭的环境下世代相传的。随着自然和社会环境以及物质精神文化的不断改变，新的生活方式和观念必然会使现代文化元素与中原民俗文化元素发生碰撞和相互交融。面对现状我们应采取相应措施对其进行保护和传承。在市场经济和旅游业快速发展的今天，如不加以控制和改进中原服饰文化的传承必定会影响和阻碍当地经济的发展。眼动实验的实施可以帮助相关科研机构、学术单位组织人员在全省范围内开展大规模服饰文化的调查，收集记录的过程中，进一步明确挖掘的方向与目标。通过了解不同人群的喜好以及所能接受的程度进行引导和宣传。有效地将沉寂的中原服饰文化和困苦的民间艺人与社会需求相融合，通过公共信息服务平台、文化旅游窗口展示和文化城市建设的介质，打造多渠道的传承模式。

4 结语

党的十八届三中全会明确提出要加快构建现代公共文化服务体系，突出公共文化服务体系建设的时代性、创新性和开放性要求。通过引入眼动实验帮助中原服饰文化在现代人文城市建设的今天，进一步认清楚社会发展对文化的需求和大众对文化的认同。进行立足实际、改革创新的探索实践大力拓展中原服饰文化社会服务的影响范围与创新模式。通过先进新颖的传播形式和服务模式把控中原传统文化的传播主动权、主导权和衍生力。帮助大众树立正确的道德观和价值观，提升中原服饰文化影响力，加快推进我省的人文城市建设。

参考文献：

[1]邵丹，朱莉思.基于眼动实验的服装品牌风格意象认知探析——E品牌上装风格案例研究[J].东华大学学报（自然科学版），2013（2）：23-25.

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[3]梁福金.“教育就是服务”理念遭遇为问题与困惑[J].资教通鉴，2011（9）：9-10.

眼动技术 篇12

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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