医学课件眼动追踪技术
眼动追踪技术的原理与应用
眼动追踪技术的原理与应用1. 引言眼动追踪技术是一种能够测量和记录人眼运动轨迹的工具，能够揭示人们在观察和处理信息时的注意力分配。
它在心理学研究、人机交互和市场调查等领域有着广泛的应用。
本文将介绍眼动追踪技术的基本原理，并讨论其在各个领域的应用。
2. 眼动追踪技术的原理眼动追踪技术是通过测量人眼的运动来获取信息的。
人眼运动大致可以分为两种类型：视觉注视和扫视。
2.1 视觉注视视觉注视是指人眼停留在某个特定的位置上，以接收并处理感兴趣的信息。
在视觉注视期间，眼球会稳定地停在某个点上，这被称为注视点。
眼动仪会记录下注视点的位置和持续时间。
2.2 扫视扫视是指人眼在感兴趣的区域内快速移动，以寻找关键信息。
扫视过程中，眼球会不断地跳动，通过扫描整个区域来获取信息。
眼动仪可以记录扫视的路径和速度。
2.3 眼动追踪技术的原理眼动追踪技术的原理是基于眼睛内的特殊结构——视网膜上的位移，以及眼球肌肉的运动。
眼动追踪设备通常包括摄像头、红外光源和相关算法。
摄像头会捕捉到眼睛的图像，并通过计算机视觉算法来识别眼球的位置和运动轨迹。
红外光源用于提供足够的光线以便于摄像头拍摄到眼睛的图像。
计算机视觉算法则用于分析图像，识别眼球的位置和运动。
3. 眼动追踪技术的应用眼动追踪技术在各个领域都有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例。
3.1 心理学研究眼动追踪技术在心理学研究中起到了重要的作用。
通过追踪被试者的眼动轨迹，研究者可以了解人们在观察和处理信息时的注意力分配。
例如，研究人员可以使用眼动追踪技术来研究记忆过程中的注意力分配，揭示人们对不同信息的关注程度和记忆效果。
3.2 人机交互眼动追踪技术在人机交互领域有着重要的应用价值。
通过追踪用户的眼动轨迹，系统可以实时获取用户的注意力分配情况，从而做出相应的反馈或调整。
这对于改进用户界面设计和提升用户体验非常有帮助。
例如，在虚拟现实游戏中，眼动追踪技术可以用于感知玩家对不同虚拟对象的关注程度，从而实现更加智能的交互。
眼动追踪技术的应用原理
眼动追踪技术的应用原理简介眼动追踪技术是一种通过追踪用户眼睛的运动来获取信息的技术。
它可以用于多个领域，包括人机交互、用户体验研究、广告分析等。
本文将介绍眼动追踪技术的应用原理。
1. 眼动追踪技术的基本原理眼动追踪技术基于以下两个基本原理：•眼球运动：人的眼球在视觉感知中会进行运动，包括扫视、注视和追踪等。
通过追踪眼球运动，可以了解用户视线的轨迹和持续时间。
•视网膜映像：当光线通过眼球投射到视网膜上时，会形成视网膜映像。
通过分析视网膜映像，可以了解用户在观察物体时的注意点和注意强度。
2. 眼动追踪技术的工作原理眼动追踪技术通常使用以下几个步骤来实现：1.硬件设备：使用专门的眼动仪设备来追踪用户的眼球运动。
眼动仪通常包括红外光源、摄像头、眼睛追踪传感器等。
2.数据采集：眼动仪通过红外光的反射和摄像头的拍摄，获取用户眼球运动的数据。
这些数据可以包括眼球位置、注视点、注视时间等。
3.数据处理：获取到的眼动数据需要进行处理和分析。
常用的处理方法包括滤波、追踪算法和模型建立等。
4.数据分析：利用处理后的眼动数据，可以进行多种分析，如注视热图、扫视路径图等。
通过这些分析结果，可以了解用户在观察物体时的注意点和注意强度。
5.应用场景：眼动追踪技术可以应用于多个领域，如用户体验研究、广告分析、人机交互等。
通过分析眼动数据，可以改进产品设计、优化用户界面等。
3. 眼动追踪技术的应用领域眼动追踪技术可以应用于以下几个领域：•用户体验研究：通过追踪用户的眼球运动，可以了解用户在使用产品时的注意点、兴趣点和困惑点。
通过对眼动数据的分析，可以发现用户体验中存在的问题，并进行相应的优化和改进。
•广告分析：眼动追踪技术可以用于分析用户在观看广告时的注意力集中点和注意力转移情况。
通过分析广告的眼动数据，可以评估广告的有效性和影响力，并优化广告策略。
•人机交互：眼动追踪技术可以用于改进人机交互界面的设计。
通过分析用户在使用界面时的眼动数据，可以发现用户的注意点和操作习惯，从而优化界面布局和交互方式。
眼动研究简介 ()ppt课件
边缘
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移动窗口范式（moving window paradigm） (McConkie & Rayner, 1975)
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移动窗口范式
正常句子：
妹妹每天晚上练习书法。
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移动窗口范式
妹妹每 X X X X X X X X *
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阅读知觉广度（perceptual span）是指 读者在阅读过程中每次注视能获取有用信 息的范围。阅读知觉广度是阅读研究中的 基本问题之一，也是阅读心理学家一直探 讨的问题。
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阅读知觉广度范围
英语老师正在讲解容易读错的单词
边缘 副中央凹 中副中央凹
央
50 凹 50 20
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注视指标
意义
首次注视时间
对于目标的首次注视时间越短，表明它
First fixation duration 越能引起注意。
兴趣区内注视次数 IA fixation count
兴趣区内注视次数越多，表明这个区域 对于观察者来说更为重要，更能引起注 意。
总注视时间
注视时间越长，表明提取信息越困难；
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移动窗口范式
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移动掩蔽范式（moving-mask technique ） (Rayner & Bertera, 1979)
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移动掩蔽范式
正常句子：
妹妹每天晚上练习书法。
眼动追踪技术的应用研究
眼动追踪技术的应用研究第一章眼动追踪技术简介眼动追踪技术（Eye-tracking technology）是一种通过测量人眼运动轨迹来分析视觉注意力和认知过程的技术。
它可以追踪眼球在屏幕上的位置、注视点的位置和注视点的时间，进而揭示被测试者的认知过程。
眼动追踪技术可以分为两种类型：接触式和非接触式。
接触式眼动追踪技术需要被测试者佩戴眼镜或者神经元穿刺器，这样可以测量眼球的运动轨迹。
而非接触式眼动追踪技术则可以通过基于红外线的技术来捕捉眼球的位置和移动。
眼动追踪技术广泛应用于人机交互、眼科学、广告营销等领域，尤其是在人机交互方面的应用，为我们创造了更加人性化的交互环境，提升了产品用户体验。
第二章眼动追踪技术在人机交互领域的应用研究在人机交互领域，眼动追踪技术可以用于研究用户对产品界面的注意力分布、理解界面交互过程等方面。
下面将从交互设计和用户研究两个方面介绍其应用。
1. 交互设计在交互设计中，眼动追踪技术可以帮助设计师优化产品界面。
通过追踪用户对不同设计元素的注视时间和注视位置来确定用户感兴趣的内容，从而改善界面设计，提高用户体验。
例如，设计师可以通过眼动追踪技术收集用户在浏览商品详情页时的注视点分布情况，针对用户的行为模式和认知过程进行界面设计的优化。
另外，眼动追踪技术还可以用于测试产品新功能的可用性、用户界面布局的合理性等。
2. 用户研究在用户研究中，眼动追踪技术可以帮助研究人员更深入地了解用户认知和行为过程，发现用户的需求和问题。
例如，研究人员可以利用眼动追踪技术，通过追踪用户在网页浏览过程中的目光流动轨迹，来研究用户对于不同信息的关注程度和优先级，从而更好地了解用户需求和行为模式。
同时，此技术还可以用于测试用户对于不同信息的理解程度和效率，并且辅助研究人员对于设计的确定。
第三章眼动追踪技术在眼科学领域的应用研究在眼科学领域，眼动追踪技术可以用于研究眼部运动障碍、眼震和眼动失调等疾病。
下面将从这些方面介绍其应用。
眼动追踪技术的原理和应用
眼动追踪技术的原理和应用眼动追踪技术是一种能够精准地监测人眼在屏幕或者物体上的运动轨迹的技术，它的应用范围非常广泛，从交互界面的设计到广告营销、医疗治疗等领域都有着重要的作用。
那么，这种技术的原理和应用是怎样的呢？一、原理眼动追踪技术通过监测眼球的运动轨迹来达到目的。
人眼在观看屏幕或者物体时，会自动追踪其中的移动物体，这个过程中，眼球会在眼眶内进行微小的运动，这些运动被称作“眼动”。
通过对眼动进行监测和分析，可以获得有关观察者视觉注意的信息，从而探索人的视觉认知的特点和规律。
眼动追踪技术主要通过以下两种方式来实现：1、基于反射的眼动追踪技术这种技术通过放置一个红外传感器来测量眼球周围的反射。
当红外传感器接收到眼球周围的反射时，就会通过特殊的算法将其转换为眼球的位置和移动信息。
这种技术可以精准地测量眼球的位置和移动，但是需要在受试者的眼睛上放置一个红外传感器，因此不太常用。
2、基于图像分析的眼动追踪技术这种技术主要通过摄像头捕捉到受试者眼部图像，并且利用特殊的算法对眼部图像进行分析和处理，从而得出眼球的位置和移动信息。
这种技术需要的设备较简单，但是受到环境光线的影响比较大。
二、应用眼动追踪技术在实际应用中有着广泛的用途，它的主要应用领域包括以下几个方面：1、电子商务和广告营销眼动追踪技术可用于评估和优化网站、应用程序和广告的用户体验。
例如，在网页设计时，通过记录用户的眼动信息，可以获得用户在哪些位置停留时间最长、最常进入的页面等信息，从而帮助优化网页排版和内容布局，以提升用户体验和转化率。
2、心理学研究眼动追踪技术可用于研究人的视觉认知规律，例如研究人们对广告、政治宣传等信息的认知规律，这对于提高社会信息素养、打造有效的宣传品牌非常关键。
3、医学诊断眼动追踪技术目前也被用于医学诊断领域，例如在神经科学中，通过记录多部位的眼动追踪数据，可以更精确地检测及诊断脑中风、脑外伤等疾病。
4、教育培训利用眼动追踪技术进行教育培训，例如评估测试的学习效果，优化培训内容设计，提高培训的效果等。
眼动追踪技术课件
• 直观性数据 • 扫描路径 • 蜂群图 • 焦点图 • 热图
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统计分析类指标
• 眼动研究中，常用统计指标分为： • -基本指标：注视类、眼跳类 • -合成指标：凝视时间类、扫描路径类等
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阅读一句话时的眼动
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阅读一段话时的眼动
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浏览照片时的眼动
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浏览图画时的眼动
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目前最常用眼动技术记录方法
角膜反射法
• 由光源发出的光线经红外 滤光镜过滤后只有红外线 可以通过红外线经过半反 射镜后
部分到达反射镜经反射 镜发射到达眼球,眼球对 红外线的反射光经同一反 射镜到达能锁定眼
• 睛的特殊的瞳孔摄像机, 通过连续的记录从人的眼 角膜和瞳孔
• 兴趣区凝视率：指兴趣区内凝视时间与整 个图片凝视时间的比例。
• 对特定区域内目标的凝视率越高，表明该 区域的信息提取难度越大，或者兴趣高。
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眼跳类指标
• 眼跳定义：发生在两次注视之间的眼睛运 动，通常持续20-35毫秒。
• 反射的红外线,然后利用 图像处理技术,得到眼球 的完整图像
眼动研究简介 ()ppt课件
主要内容
眼动追踪技术的发展 常用眼动指标及其意义 眼动研究范式 眼动技术的学习
一、眼动追踪技术的发展
眼动有一个较长的发展历程……
Edmund Huey’s Eye Tracker (1898)
Huey （1898） 采用橡皮膏将一个杠杆连接在眼球上，首 次记录了被试阅读过程中的眼动轨迹。
移动窗口范式
X X X X X X X 习书法 X *
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移动窗口范式
移动掩蔽范式（moving-mask technique ） (Rayner & Bertera, 1979)
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移动掩蔽范式
边界范式
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机械记录法
目前采用的记录方法：
电流记录法：20世纪50年代以前
电磁感应法：精度最高，主要用于动物
角膜反射法：精度高，目前一般采用的方法。
今天常见的眼动仪
SMI系列
Tobii 系列
EyeLink系列
二、应用研究常用眼动指标
在眼动技术的应用研究中，经常使用的指标主要有：
基本指标：注视点、扫视、回视、瞳孔直径等 合成指标：凝视时间、扫描路径等
阅读知觉广度范围
眼球追踪技术的原理
眼球追踪技术的原理眼球追踪技术是一种通过追踪人眼运动来获取信息的技术。
它的原理是通过摄像头或红外线传感器等设备来捕捉人眼的运动轨迹，然后将这些数据转化为数字信号，最终通过计算机算法来分析和解读这些信号，从而得出人眼的运动轨迹和注视点。
眼球追踪技术的原理可以分为两个方面：眼球运动和注视点。
眼球运动是指人眼在观察物体时的运动轨迹，包括眼球的转动、扫视和跳跃等。
这些运动轨迹可以通过摄像头或红外线传感器等设备来捕捉和记录。
在捕捉到这些数据后，计算机会将其转化为数字信号，并通过算法来分析和解读这些信号，从而得出人眼的运动轨迹。
注视点是指人眼在观察物体时停留的位置，也就是人眼的注意力所集中的点。
注视点可以通过眼球追踪技术来确定。
当人眼停留在某个位置时，摄像头或红外线传感器等设备会捕捉到这个位置的数据，并将其转化为数字信号。
计算机会通过算法来分析和解读这些信号，从而确定人眼的注视点。
眼球追踪技术的原理可以应用于很多领域，比如人机交互、广告营销、医学研究等。
在人机交互领域，眼球追踪技术可以用于改善用户体验，比如通过追踪用户的注视点来确定用户的兴趣点，从而提供更加个性化的服务。
在广告营销领域，眼球追踪技术可以用于评估广告的效果，比如通过追踪用户的注视点来确定用户对广告的关注度和反应。
在医学研究领域，眼球追踪技术可以用于诊断和治疗眼部疾病，比如通过追踪眼球的运动轨迹来评估眼部肌肉的功能和协调性。
总之，眼球追踪技术的原理是通过捕捉和记录人眼的运动轨迹和注视点，然后通过计算机算法来分析和解读这些数据，从而得出人眼的运动轨迹和注视点。
这项技术可以应用于很多领域，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
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盲、色弱等眼疾患者。
方法
实验仪器 • Tobii T120型眼动仪，采样率120Hz，19英
寸液晶显示屏，分辨率为1024×768，刷新 率为75Hz。 • 主机为DELL D620笔记本电脑，主频 2.16Hz ， 2G内存，256M显卡。
• 睛的特殊的瞳孔摄像机, 通过连续的记录从人的眼 角膜和瞳孔
• 反射的红外线,然后利用 图像处理技术,得到眼球 的完整图像
• 再经软件处理后获得视线 变化的数据,达到视线跟 踪的目的。
常见眼动仪类型
桌面式 固定支架式
头盔式
眼镜式
数据记录采集方法
眼动追踪技术的优势
• 客观性 • 同步 • 生态学效度
首次注视时间：对于目标的首次注视时间越短，表明目标的 知觉信息越容易获得（特征凸显性）
眼动追踪技术的优势
• 客观性 • 同步 • 生态学效度
• 适用于注意、知觉、视觉搜索等早期认知 加工过程研究
二、眼动追踪技术的应用领域
目前正处于探 索阶段的领域
较成熟 的领域
眼动记录技术应用研究案例
眼动技术研究应用领域
• 商家最为关心的问题：
（1）怎样的广告才能使消费者过目不忘，记住 自己的商品？
（2）怎样的广告才能激发消费者的购买欲望？
问题的提出
• 广告效果的评价主要采用的是事后感知调查、购 买意愿调查、经济效益评估等手段。
• 这些方法无法获得用户观看视频广告过程中的心 理加工活动，而用户对广告的感知和态度都是在 观看过程中形成的。
• 总注视次数
• 兴趣区内注视次数：兴趣区内注视次数越 多，表明这个区域对于观察者来说更为重 要。
凝视时间：兴趣区内所有注视时间的总和。是比较不同目标 上注意分配情况的指标。
• 兴趣区凝视率：指兴趣区内凝视时间与整 个图片凝视时间的比例。
• 对特定区域内目标的凝视率越高，表明该 区域的信息提取难度越大，或者兴趣高。
方法
实验材料 • 两段手机视频广告，为了避免熟悉效应，
所选的手机广告均为国内没有播放过的韩 国手机广告，一段SUMSANG手机广告，另 一段为LG Shine手机广告。两段广告的时间 均为30秒。
• 发展心理学 • 自闭症 • 美学心理学 • 广告心理学 • 体育心理学 • 工业心理学 • 消费心理学 • 跨文化心理学 交通心理学 课堂教与学行为 阅
读心理学 神经心理学
发展心理学
• 遗传与环境在心理发展中的作用 • 那些心理是先天的？ • 哪些心理是后天的？ • 以婴儿为被试来解决此问题
以婴儿为被试所遇到的问题
• 眼跳幅度：眼跳幅度越大，表明新区域或 新位置有更多的意义性或高价值性信息。
• 回视型眼跳：表明当前缺乏意义性线索
扫描路径
• 扫描路径：注视-眼跳-注视-眼跳-注视 • 搜索任务中，理想的扫描路径是一个直接
朝向目标的直线。
扫描路径
• 扫描持续时间：持续时间越长，表明搜索 效率越低
• 搜索路径长度：路径越长，表明搜索效率 越低
眼睛是心灵的窗户
眼脑假设
Just, M. A., & Carpenter, P. A. (1980). A theory of reading: From eye fixations to comprehension. Psychology Review, 87, 329-354.
为什么要动眼
眼动更经济 头重约5kg，占人体重的7% 每只眼重约8g，占人体重的0.002%
• 了解用户观看广告过程中的心理特点，对于广告 效果评估非常重要。
问题的提出
• 本研究采用眼动记录技术，实时记录用户 观看视频广告过程的眼动轨迹，揭示用大 学生观看不同视频广告时的心理特点与规 律，探讨广告设计的优缺点，从而为广告 设计提供建议。
方法
被试 • 随机选取天津市某高校本科生27名，平均
眼动追踪技术的指标类型
• 直观性数据 • 扫描路径 • 蜂群图 • 焦点图 • 热图
统计分析类指标
• 眼动研究中，常用统计指标分为： • -基本指标：注视类、眼跳类 • -合成指标：凝视时间类、扫描路径类等
注视类指标
• 注视定义：眼睛与头部相对稳定状态下的 一段时间内（通常为80-200毫秒），个体 眼球运动的离散阈值小于2度，离散速度小 于15-100度/秒。
眼动的三种基本方式
• 注视 • 眼跳 • 追随运动
眼动过程
• 法国心理学家Javal发现，在阅读过程中眼 睛的运动是
• This article presents a model of reading • 而不是 • This article presents a model of reading
• 反射的红外线,然后利用 图像处理技术,得到眼球 的完整图像
• 再经软件处理后获得视线 变化的数据,达到视线跟 踪的目的。
角膜反射法
眼球结构
• 由光源发出的光线经红外 滤光镜过滤后只有红外线 可以通过红外线经过半反 射镜后
部分到达反射镜经反射 镜发射到达眼球,眼球对 红外线的反射光经同一反 射镜到达能锁定眼
眼跳类指标
• 眼跳定义：发生在两次注视之间的眼睛运 动，通常持续20-35毫秒。
• 眼跳过程不会发生编码现象，因此眼跳指 标无法反应出任何关于目标技工的信息
眼跳类指标
• 眼跳次数：眼跳次数越多，表明搜索过程 越长。
眼跳类指标
• 眼跳潜伏期：刺激呈现到第一个眼跳启动 的时间。
• 潜伏期越长，表明当前区域的加工越困难
阅读一句话时的眼动
阅读一段话时的眼动浏览Fra bibliotek片时的眼动浏览图画时的眼动
目前最常用眼动技术记录方法
角膜反射法
• 由光源发出的光线经红外 滤光镜过滤后只有红外线 可以通过红外线经过半反 射镜后
部分到达反射镜经反射 镜发射到达眼球,眼球对 红外线的反射光经同一反 射镜到达能锁定眼
• 睛的特殊的瞳孔摄像机, 通过连续的记录从人的眼 角膜和瞳孔
• 婴儿不会说话，怎么办？
1个月与2个月的婴儿是如何看人脸的
face scanning in autism
广告心理学
• 好广告与差广告的差别
眼动技术的应用
• 第一排得到最多的关注
案例一
视频手机广告效果的眼动评估
问题的提出
• 调查发现，美国消费者每天主动和被动接 触的广告平均有300-500份左右。