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一篇文章带你全面了解眼动仪及其应用
更新时间:2023-02-03   点击次数:1464次

眼动追踪是一种记录你正在看什么的技术。简单来说,它记录被试是否看过某个给定的对象。通过更复杂的分析,它可以提供有关被试的精神状态和他们正在执行的任务的相关信息。

当你阅读一页文字时,你不会同时看到所有的单词,只会看到当时正在阅读的单词。当你的眼睛从一个词跳到另一个词时,你的大脑就会建立起整个场景的画面,一旦我们注意特定的区域,它就会迅速聚焦。该焦点区域对应于眼睛视网膜上的一个小点,称为中央凹,眼动追踪设备使用它来确定你正在看着什么。我们停下来注意一个词的地方称为注视,而我们跳过的地方称为扫视。在扫视期间,没有视觉信息传输到大脑。注视和扫视不仅发生在阅读过程中,它们一直在发生。

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两种眼动仪

基本上有两种

眼动仪:头戴式和桌面式。桌面式眼动仪通常安装在计算机显示器下方,以便系统可以计算出您在屏幕上看的位置。眼动仪也可以放置在场景中的多个摄像头的位置进行捕捉计算,例如当研究人员对坐在汽车模拟器中的3D场景感兴趣时,通常会使用多个眼动追踪相机。


如今,头戴式眼动仪通常采用眼动追踪眼镜的形式。在这种情况下,拍摄对象所看到的场景并不像相机是固定的,而是四处移动的。因此,眼动追踪眼镜会记录眼镜前方场景的视频,并将其与被试的注视点结合起来。

为了知道被试正在看的是什么,研究人员通常必须手动标记视频,每秒看25或30次新图像是巨大的工作量。正在开发使用的计算机视觉和机器学习已经可以实现自动化的新技术。

还有第三种技术,它使用附着在眼睛旁边皮肤上的电极(眼电图,EOG)来进行记录。由于它更具有侵入性,如今使用的较少。它的优点是可以测量眼睑闭合时的眼球运动,例如检测睡眠的REM阶段。



可以在哪方面使用眼动追踪呢?
阅读研究

眼动追踪已被广泛用于研究阅读。如果有人在他们正在阅读的单词上徘徊,很可能他们不得不更多地考虑它。这可以用来解开很多问题的答案。例如在双语研究中,研究人员想知道两种语言的词汇是否分别存储在大脑中。通常双语者阅读不那么占主导地位的第二语言的阅读速度会稍慢。然而,对于同源词(两种语言中相似的词),情况就不那么如此了——证明存在“跨语言重叠"。



阅读障碍

使用传统方法很难诊断阅读障碍,确诊准确率通常为70-80%,通过重复测试可提高到90%。如果使用眼动追踪,在一次快速测试后就可以讲确诊准确率增加到95%。一般来说,有阅读障碍的儿童注视单个单词的时间更长,扫视更短,这表明需要更大的脑力来理解单个单词。



人为因素研究

眼动追踪在人为因素研究中也被大量使用,用于研究人们驾驶汽车、驾驶飞机等行为。在该领域工作的认知心理学家通常对车辆和其他机械操作员的心理负荷感兴趣。如果任务要求太高则可能会犯错误,并可能导致事故。但如果任务太过容易,那么工作就会很无聊,也会导致错误。在这些研究中,研究人员不仅关注注视和扫视,还关注眼动仪获取的其他数据。

例如,有大量证据表明,脑力负荷越大,眨眼频率越高,瞳孔直径变化速度也越快。停留时间与注视持续时间密切相关,因为它衡量的是某人注视特定相关区域(例如仪表盘)的时间。 脑力负荷越大,人们需要查看仪器以从中提取必要信息的时间就越长,查看不同仪器(以及其他事物,如窗外)的模式也会发生变化。

视觉隧道也是一种现象:在高脑力工作量的情况下,注意力会变窄。例如,如果您正在开车打电话,即使是在免提状态下,您对路上发生的事情的注意力也会减少。

一些眼动仪可以测量的另一个参数是眼睑闭合的程度。眼睑闭合 80% 的时间百分比可用作疲劳指标。这种应用程序有可能在实际汽车中用于检测驾驶员的睡意或疲劳程度等研究。




帮助设计

驾驶员或操作员的目光所及之处也向汽车、驾驶舱等的设计师提供了启示。例如,如果你问他们是否看过一个特定的指示盘,那么你会得到一个不可靠的答案,因为很多监控动作是在我们没有意识到它们的情况下自动执行的,但是眼动追踪可以给出更可靠的数据。可以将操作员的实际扫视路径与设计者的想法进行比较,这可以与操作员的培训方式相结合。

眼动追踪不仅用于设计复杂的驾驶舱设置,它还可以用于设计从网站到广告到电脑游戏等各种其他产品中,以及了解消费者如何使用这些产品和体验产品。例如最近的一项研究使用眼动追踪和其他技术来帮助理解为什么Facebook如此吸引人。

设计师通常使用热图来可视化受试者查看各种元素的时间,以便计算出他们获得了多少关注。这通常是通过比较两种不同的设计来完成的,例如在网页上以不同的方式放置横幅,或者用于改进超市货架的布局设计。

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沟通

另一个使用眼动追踪的重要研究领域是人类交流。当您与某人交谈时,自然会注视他们的眼睛。但是如果这种情况比正常情况更频繁,则可能给人以恐吓的印象,如果频率较低,则可能是自闭症 (ASD) 的征兆。指示性的数据不仅是频率,还有同步性。与人为因素研究中使用的措施不同,我们在交流过程中进行眼神交流的方式在很大程度上受到我们文化的影响,并且在不同社会中有所不同。

Noldus 开发了原型软件甚至可以使用普通相机进行这些测量。眼动仪还可用于与无法说话的患者进行交流。病人看着一个特殊的键盘,然后计算机使用文本转语音的软件帮助他们说话。



眼动追踪不能做什么

同样重要的是要记住,与所有测量技术一样,眼动追踪也有其局限性。它可以测量眼睛聚焦的位置,但无法测量周边视觉。


在驾驶等许多任务中,我们利用余光可以看到移动的物体,而不需要专注于物体来知道避免撞到它。例如,一项研究表明,如果在飞行员的周边视野中展示空速信息,他们其实是会接收到这些信息的。这对设计等其他研究也有影响,仅仅因为使用您网站的人没有直接关注商标并不意味着他们没有注意到它。


一些眼动追踪措施也受到其他因素的影响

。较明显的是瞳孔直径(以及较小程度上的眨眼率)会随着光照水平的变化而变化。这在像驾驶模拟器一样一切都在控制之下的情况下十分理想,但在真正的汽车中,灯光一直在变化。 压力水平也会干扰用于测量脑力工作量的参数,因此很难区分两者。


眼动追踪新技术

眼动追踪技术已经存在了100多年,但仍在不断发展。硬件越来越好,更紧凑、更便宜、更易于使用。眼动追踪数据可以与其他数据相结合,例如与被试的情绪相结合来提供更深入的见解;或与脑电图相结合以查看被者是否只是在看某物还是他们通过认知处理了视觉信息。


诺达思正在参与一些研究项目以在该领域进行创新。很快就可以

使用普通网络摄像头进行基本的眼动追踪。未来对疲劳和精神负荷等精神状态的测量也会更好。诺达思还能够为其客户提供专业建议,为他们提供满足其需求的最佳眼动追踪解决方案







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