眼動追蹤技術

1、眼動追蹤技術眼動追蹤技術眼睛是心靈的窗戶眼睛是心靈的窗戶眼腦假設眼腦假設Just, M. A., & Carpenter, P. A. (1980). A theory of reading: From eye fixations to comprehension. Psychology Review, 87, 329-354. 為什么要動眼為什么要動眼眼動更經濟頭重約5kg，占人體重的7%每只眼重約8g，占人體重的0.002%眼動的三種基本方式 注視 眼跳 追隨運動眼動過程 法國心理學家Javal發(fā)現(xiàn)，在閱讀過程中眼睛的運動是 This article presents a mode

2、l of reading 而不是 This article presents a model of reading閱讀一句話時的眼動閱讀一段話時的眼動瀏覽照片時的眼動瀏覽圖畫時的眼動目前最常用眼動技術記錄方法目前最常用眼動技術記錄方法由光源發(fā)出的光線經紅外濾光鏡過濾后只有紅外線可以通過紅外線經過半反射鏡后 部分到達反射鏡經反射鏡發(fā)射到達眼球,眼球對紅外線的反射光經同一反射鏡到達能鎖定眼睛的特殊的瞳孔攝像機,通過連續(xù)的記錄從人的眼角膜和瞳孔反射的紅外線,然后利用圖像處理技術,得到眼球的完整圖像再經軟件處理后獲得視線變化的數(shù)據,達到視線跟蹤的目的。角膜反射法角膜反射法由光源發(fā)出的光線經紅外濾光鏡過

3、濾后只有紅外線可以通過紅外線經過半反射鏡后 部分到達反射鏡經反射鏡發(fā)射到達眼球,眼球對紅外線的反射光經同一反射鏡到達能鎖定眼睛的特殊的瞳孔攝像機,通過連續(xù)的記錄從人的眼角膜和瞳孔反射的紅外線,然后利用圖像處理技術,得到眼球的完整圖像再經軟件處理后獲得視線變化的數(shù)據,達到視線跟蹤的目的。眼球結構角膜反射法角膜反射法常見眼動儀類型常見眼動儀類型頭盔式桌面式固定支架式眼鏡式數(shù)據記錄采集方法眼動追蹤技術的優(yōu)勢 客觀性 同步 生態(tài)學效度眼動追蹤技術的指標類型 直觀性數(shù)據 掃描路徑 蜂群圖 焦點圖 熱圖統(tǒng)計分析類指標 眼動研究中，常用統(tǒng)計指標分為： -基本指標：注視類、眼跳類 -合成指標：凝視時間類、掃描

4、路徑類等注視類指標 注視定義：眼睛與頭部相對穩(wěn)定狀態(tài)下的一段時間內（通常為80-200毫秒），個體眼球運動的離散閾值小于2度，離散速度小于15-100度/秒。 總注視次數(shù) 興趣區(qū)內注視次數(shù)：興趣區(qū)內注視次數(shù)越多，表明這個區(qū)域對于觀察者來說更為重要。凝視時間：興趣區(qū)內所有注視時間的總和。是比較不同目標上注意分配情況的指標。 興趣區(qū)凝視率：指興趣區(qū)內凝視時間與整個圖片凝視時間的比例。 對特定區(qū)域內目標的凝視率越高，表明該區(qū)域的信息提取難度越大，或者興趣高。眼跳類指標 眼跳定義：發(fā)生在兩次注視之間的眼睛運動，通常持續(xù)20-35毫秒。 眼跳過程不會發(fā)生編碼現(xiàn)象，因此眼跳指標無法反應出任何關于目標技工的

5、信息眼跳類指標 眼跳次數(shù)：眼跳次數(shù)越多，表明搜索過程越長。眼跳類指標 眼跳潛伏期：刺激呈現(xiàn)到第一個眼跳啟動的時間。 潛伏期越長，表明當前區(qū)域的加工越困難 眼跳幅度：眼跳幅度越大，表明新區(qū)域或新位置有更多的意義性或高價值性信息。 回視型眼跳：表明當前缺乏意義性線索掃描路徑 掃描路徑：注視-眼跳-注視-眼跳-注視 搜索任務中，理想的掃描路徑是一個直接朝向目標的直線。掃描路徑 掃描持續(xù)時間：持續(xù)時間越長，表明搜索效率越低 搜索路徑長度：路徑越長，表明搜索效率越低首次注視時間：對于目標的首次注視時間越短，表明目標的 知覺信息越容易獲得（特征凸顯性）眼動追蹤技術的優(yōu)勢 客觀性 同步 生態(tài)學效度 適用于注

6、意、知覺、視覺搜索等早期認知適用于注意、知覺、視覺搜索等早期認知加工過程研究加工過程研究二、眼動追蹤技術的應用領域二、眼動追蹤技術的應用領域較成熟較成熟的領域的領域目前正處于探目前正處于探索階段的領域索階段的領域眼動記錄技術應用研究案例眼動技術研究應用領域 發(fā)展心理學 自閉癥 美學心理學 廣告心理學 體育心理學 工業(yè)心理學 消費心理學 跨文化心理學 交通心理學 課堂教與學行為 閱讀心理學 神經心理學發(fā)展心理學 遺傳與環(huán)境在心理發(fā)展中的作用 那些心理是先天的？ 哪些心理是后天的？ 以嬰兒為被試來解決此問題以嬰兒為被試所遇到的問題 嬰兒不會說話，怎么辦？1個月與2個月的嬰兒是如何看人臉的face

7、scanning in autism廣告心理學 好廣告與差廣告的差別眼動技術的應用 第一排得到最多的關注案例一視頻手機廣告效果的眼動評估視頻手機廣告效果的眼動評估問題的提出 調查發(fā)現(xiàn)，美國消費者每天主動和被動接觸的廣告平均有300-500份左右。 商家最為關心的問題：（1）怎樣的廣告才能使消費者過目不忘，記住自己的商品？（2）怎樣的廣告才能激發(fā)消費者的購買欲望？問題的提出 廣告效果的評價主要采用的是事后感知調查、購買意愿調查、經濟效益評估等手段。 這些方法無法獲得用戶觀看視頻廣告過程中的心理加工活動，而用戶對廣告的感知和態(tài)度都是在觀看過程中形成的。 了解用戶觀看廣告過程中的心理特點，對于廣告效

8、果評估非常重要。問題的提出 本研究采用眼動記錄技術，實時記錄用戶觀看視頻廣告過程的眼動軌跡，揭示用大學生觀看不同視頻廣告時的心理特點與規(guī)律，探討廣告設計的優(yōu)缺點，從而為廣告設計提供建議。方法 被試被試 隨機選取天津市某高校本科生27名，平均年齡21.11.38歲。 被試裸眼視力或矯正視力在1.0以上，無色盲、色弱等眼疾患者。方法實驗儀器實驗儀器 Tobii T120型眼動儀，采樣率120Hz，19英寸液晶顯示屏，分辨率為1024768，刷新率為75Hz。 主機為DELL D620筆記本電腦，主頻2.16Hz ， 2G內存，256M顯卡。方法實驗材料實驗材料 兩段手機視頻廣告，為了避免熟悉效應，

9、所選的手機廣告均為國內沒有播放過的韓國手機廣告，一段SUMSANG手機廣告，另一段為LG Shine手機廣告。兩段廣告的時間均為30秒。方法sumsangLG Shine方法實驗程序實驗程序 實驗是個別施測，分為兩個階段，第一階段為眼動評估，第二階段為問卷調查。 兩段廣告的播放順序在被試間進行了平衡。方法數(shù)據處理數(shù)據處理 采用Tobii studio進行數(shù)據分析。在統(tǒng)計分析前，對眼動記錄的準確性進行檢查，剔除1名被試數(shù)據。 興趣區(qū)： 手機區(qū)域、模特區(qū)域和文字區(qū)域。 采用SPSS for Windows12.0進行統(tǒng)計。結果分析分析思路分析思路 首先以整個視頻為分析單位進行分析，從整體角度分析廣

10、告的特點； 其次，根據每段廣告中手機的位置，將整個視頻分為更小的視頻片斷，即，使每個小片段中手機基本上位于一個固定的區(qū)域內，目的是為了確定興趣區(qū)，便于分析和比較。 手機或模特單獨呈現(xiàn)的視頻沒有進行分析。結果分析三星手機三星手機 總體分析 注視時間注視比例結果分析三星手機三星手機 各片段內注視時間不同興趣區(qū)不同興趣區(qū)間的差異顯間的差異顯著，被試對著，被試對手機區(qū)域的手機區(qū)域的注視時間顯注視時間顯著長于模特著長于模特區(qū)域。區(qū)域。結果分析三星手機三星手機 各片段內注視比例在注視比例在注視比例上，不同興上，不同興趣區(qū)間的差趣區(qū)間的差異顯著，被異顯著，被試對手機區(qū)試對手機區(qū)域的注視比域的注視比例顯著高于

11、例顯著高于模特區(qū)域。模特區(qū)域。結果分析三星手機三星手機 對手機、模特與文字的注視時間 在注視時間上，在注視時間上，不同興趣區(qū)間不同興趣區(qū)間的差異顯著，的差異顯著，被試對手機區(qū)被試對手機區(qū)域的注視時間域的注視時間顯著長于模特顯著長于模特區(qū)域和文字區(qū)區(qū)域和文字區(qū)域。域。結果分析三星手機三星手機 對手機、模特與文字的注視比例對手機、模特與文字的注視比例 在注視比例上，在注視比例上，不同興趣區(qū)間不同興趣區(qū)間的差異顯著，的差異顯著，被試對手機區(qū)被試對手機區(qū)域的注視比例域的注視比例顯著多于模特顯著多于模特區(qū)域和文字區(qū)區(qū)域和文字區(qū)域。域。結果分析LG 手機手機 總體分析注視時間注視比例結果分析LG 手機手機

12、 各片段內注視時間在注視時間上，在注視時間上，不同興趣區(qū)間不同興趣區(qū)間的差異顯著，的差異顯著，被試對模特區(qū)被試對模特區(qū)域的注視時間域的注視時間顯著多于手機顯著多于手機區(qū)域。區(qū)域。結果分析LG 手機手機 各片段內的注視比例在注視比例上，在注視比例上，不同興趣區(qū)間不同興趣區(qū)間的差異顯著，的差異顯著，被試對模特區(qū)被試對模特區(qū)域的注視比例域的注視比例顯著多于手機顯著多于手機區(qū)域。區(qū)域。結果分析LG 手機手機 手機、模特與文字的眼動數(shù)據分析 注視時間注視比例結果分析LG 手機手機 在注視時間上，不同興趣區(qū)間的差異顯著，被試對文字區(qū)域的注視時間顯著短于手機區(qū)域和文字區(qū)域。 在注視比例上，不同興趣區(qū)間的差異

13、顯著，被試對文字區(qū)域的注視時間顯著少于手機區(qū)域和文字區(qū)域。結果分析問卷數(shù)據分析問卷數(shù)據分析 可以看出，無論是記憶效果還是購買意愿，三星手機廣告的效果比LG手機廣告的效果好。小結 對于這兩段視頻廣告而言，三星手機廣告的效果比LG手機廣告的效果要好一些。 本研究表明，眼動記錄技術可以客觀地反映出視頻廣告設計的特點。案例二使用手機對駕車過程影響的眼動研究使用手機對駕車過程影響的眼動研究駕駛過程中打手機是導致車禍的主要因素之一。使用手機通話增加了認知加工負荷，影響了駕駛效果。通過對模擬駕駛過程中手機使用模式的探討，為真實駕駛過程提供一定的參考。問題的提出問題的提出方法方法被試被試 根據實驗設計招募26

14、名被試，年齡在20-25歲之間，男生14人，女生12人。 其中一半被試有駕駛經驗，駕齡在1-3年之間；另一半被試沒有駕駛經驗。方法方法實驗材料實驗材料 18個模擬駕駛場景的flash動畫，每個場景30秒。根據場景中車輛數(shù)量，分為3輛、5輛和7輛三種條件。 其中一半場景中路面上有障礙物，另一半則沒有。方法方法實驗設計實驗設計 2（任務：駕駛通話、單獨駕駛）2（駕駛經驗：有、無） 3（場景車數(shù)：3、5、7）三因素混合實驗設計。方法方法實驗程序實驗程序 模擬駕駛車速判斷障礙物回憶 一半被試一邊模擬駕駛一邊模擬手機通話，而另一半被試只是駕駛。 被試任務：1 報告視野中哪一輛車最快；2 回憶并報告地平線

15、出現(xiàn)的物體。方法方法實驗儀器實驗儀器 Tobii T120型眼動儀，采樣率120Hz，19英寸液晶顯示屏，分辨率為1024768，刷新率75Hz。 主機為DELL D620筆記本電腦。結果結果對目標車的注視次數(shù)對目標車的注視次數(shù)不同任務的差異顯著；不同車數(shù)場景的差異顯著。不同任務的差異顯著；不同車數(shù)場景的差異顯著。對目標車的注視比例對目標車的注視比例結果結果對障礙物的注視次數(shù)對障礙物的注視次數(shù)不同任務的差異顯著；不同車數(shù)場景的差異顯著。不同任務的差異顯著；不同車數(shù)場景的差異顯著。對障礙物的注視比例對障礙物的注視比例結果結果對障礙物的回憶正確率對障礙物的回憶正確率不同任務間的差異不同任務間的差異

16、顯著；顯著；不同車數(shù)場景間的不同車數(shù)場景間的差異顯著。差異顯著。結果結果對車速的判斷正確率對車速的判斷正確率不同任務間的差異不同任務間的差異顯著；顯著；不同車數(shù)場景間的不同車數(shù)場景間的差異顯著。差異顯著。結果結果 駕駛過程中不使用手機條件下的回憶成績和判斷成績均好于使用手機條件。 駕駛時使用手機的被試能注意到駕駛環(huán)境中信息，但是不能很好地注意地平線上的物體信息。 眼動數(shù)據表明，被試都對地平線上的物體信息進行了注視，但是不能報告來。這說明他們已經看見了物體，可能沒有足夠的心理資源加工這些信息。結論結論在本研究條件下，得到以下結論： 駕駛過程中使用手機影響駕駛行為。 當駕駛過程中使用手機通話時，很

17、容易忽略前方路面上的物體信息，這就容易導致事故。案例三幼兒自上而下注意控制的眼動研究幼兒自上而下注意控制的眼動研究（預備實驗）（預備實驗）問題的提出問題的提出 注意控制主要探討個體是以何種方式選擇性地注意外界的信息。 Desimone等人提出，存在兩種加工方式 自下而上注意控制（刺激驅動加工） 自上而下注意控制（目標導向加工）問題的提出問題的提出 幼兒期是認知發(fā)展的關鍵時期，探討幼兒自上而下注意控制的特點，對于揭示注意控制的機制及影響因素具有重要意義。 本研究以幼兒園兒童為被試，利用眼動記錄技術探討自上而下注意控制的特點。方法方法被試被試 天津市某幼兒園兒童6人，平均年齡5.8歲。儀器儀器 Tobii T120型眼動儀，采樣率120Hz，19英寸液晶顯示屏，分辨率為1024768，刷新率75Hz。 主機為DELL D620筆記本電腦。方法方法程序程序 單個被試進行，先進行練習，然后是正式實驗。 記憶任務搜索任務記憶探測方法方法數(shù)據處理數(shù)據處理反應時：反應時：剔除每個組塊前2個試驗上的數(shù)據；剔除反應時低于200ms和高于2000ms的數(shù)據。眼動指標：眼動指標：注視比例、注視時間結果對目標的注視比例對目標的注視比例信息性質主效應信息性質主效應顯著，被試在有顯著，被試在有效條件下對目標效條