眼动常用指标的解释与选择
眼动指标在实时测量心理负荷中的应用进展
眼动指标在实时测量心理负荷中的应用进展靳慧斌;陈健;刘文辉;宋祥波;洪远【摘要】作业人员心理负荷大小关系着整个作业系统的安全,实时有效的测量监控作业人员心理负荷无疑会显著提高系统的可靠性.眼动指标作为一类重要的生理指标,因其实时性、无干扰性和有效性被广泛运用于心理负荷实时测量的研究中.将眼动指标分为注视指标、扫视指标、眨眼指标、瞳孔指标及其他指标五类分别进行阐述,介绍了国内外利用眼动指标测量心理负荷的研究现状,并对眼动指标在心理负荷测量领域的发展提出一些见解.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)030【总页数】7页(P79-85)【关键词】心理负荷;眼动指标;实时测量【作者】靳慧斌;陈健;刘文辉;宋祥波;洪远【作者单位】中国民航大学国家空管运行安全技术重点实验室,天津300300;中国民航大学国家空管运行安全技术重点实验室,天津300300;中国民航大学国家空管运行安全技术重点实验室,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,天津300300;中国民航大学国家空管运行安全技术重点实验室,天津300300【正文语种】中文【中图分类】V268.6随着科学技术不断发展，先进复杂的人机系统普及到各行各业，这在提高系统效率的同时也带来了一个问题，即作业人员的心理负荷问题。
心理负荷是指人在单位时间内所承受的心理活动工作量，它是反映监视、决策、控制等活动工作量的重要指标[1,2]。
过高的心理负荷，容易使作业人员感到疲惫，对其注意力、情绪和反应产生影响；过低的心理负荷，容易使作业人员产生乏味感，丧失警惕[3]。
这些现象都会影响整个系统的安全和可靠性。
因此，如何有效实时测量心理负荷正成为心理和安全领域研究重点。
心理负荷测量方法主要有三类，主观测量法、任务绩效测量法以及生理测量法[2]。
主观测量法根据被试者在工作过程中产生的主观感受与体验来评价其心理负荷；任务绩效测量法通过测定被试完成指定任务的绩效来判断该任务给被试带来的心理负荷；生理测量法通过测定被试工作过程中出现的生理反应来评价被试心理负荷。
眼动研究简介 ()ppt课件
边缘
7/8/2020
.
17
移动窗口范式（moving window paradigm） (McConkie & Rayner, 1975)
7/8/2020
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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 *
7/8/2020
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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。
7/8/2020
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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)
7/8/2020
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移动掩蔽范式
正常句子：
妹妹每天晚上练习书法。
眼动实验设备培训
ASL眼动控制单元
ASL除Mobile Eye外所有产品都有一个相同的控制单元 您可以购买一个控制单元多个瞳孔摄像头来构建一个整 合系统，例如H6和D6整合。
ASL眼动接口
ASL的SDK是开放的，而且具有远程控制Xdat端口, 很方面的实验与E-Prime、presentation、脑电等同 步。 ASL控制单元有serial out端口，可以实时将眼动记录 的数据输出。通过这个端口我们可以写眼动反应程序， 例如视频键盘。
ASL眼动产品的分类和选择
•
动态分析产品(动态真实场景)
ASL Mobile Eye（仅观察动态真实场景）
ASL H6(仅观察动态真实场景）
ASL眼动产品的分类和选择
室内使用产品 D6、H6、Mobile Eye等 室外使用产品 Mobile Eye（具有三个角膜反射点）
核磁兼容产品 L6 虚拟现实下使用产品 VR Goggles
ASL允许对最多20个平面进行头动跟踪（例如显示器屏幕、键 盘等）
注:对头动跟踪装置的选择要根据实验室环境
ASL眼动产品的分类和选择
ASL稳定场景视频
在配上头动跟踪装置后, 再加上稳定场景视频。受 试者就可以观察真实场景 中的静态物体，同样可以 画出注释轨迹。使用分析 静态图片和文字的分析软 件进行分析。Eyenal和 Fixplot。
C 首次注视时间（first fixation duration）： 落在兴趣区的第一个注视点的持续时间
眼动数据分析和应用
D 第一遍加工时间（first pass time）：从注视点第一次落入兴趣区开 始，到离开该区域为止这段时间内，被试对该区域的注视时间的总 和。
眼动常用指标的解释与选择
编辑ppt
瞳孔直径
29
早期的眼动研究应用较多，现在使用较少。 瞳孔直径反映哪些心理加工过程？ 兴趣？认知负荷？…… 对其解释存在争议。
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眼动指标的选择
30
每个研究不能用太多指标，2-3为宜 指标之间最好存在互补性，相互支持
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一、图画知觉中的常用指标
5
（一）直观性指标 在眼动应用研究中，直观性指标有：
注视轨迹图 热点图 视频回放
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轨迹图
6
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热图
7
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视频回放
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（二）统计分析指标
9
眼动研究中，常用统计指标分为：
基本指标：注视、眼跳等 合成指标：凝视时间、扫描路径等
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谢 谢！
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1
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眼跳类指标
23
眼跳幅度：眼跳幅度越大，表明新区域或新位置有 更多的意义性线索。
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1 2
3 4
眼跳类指标
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回视型眼跳：回视表明当前缺乏意义性线索。
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3 4
眼跳类指标
25
方向改变型眼跳：如果眼跳大于90度，说明存在方 向改变，意味着被试的搜索目标发生了改变。
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1 2
3 4
扫描路径
26
典型的扫描路径：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。
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扫描路径
27
扫描持续时间：持续时间越长表明搜索效率越低。 扫描路径长度：路径越长表明搜索效率越低 。
em眼动诊断标准
em眼动诊断标准眼动诊断是一种通过观察和分析个体的眼动行为，了解其认知、情感和心理状态的科学研究方法。
在过去的几十年里，眼动诊断在心理学、教育学、康复医学等领域得到了广泛的应用。
为了使眼动诊断更加科学、规范，研究者们制定了一系列眼动诊断标准。
眼动诊断的标准主要包括以下几个方面：1.眼动参数：包括注视点数量、注视时长、扫视路径长度、眼跳幅度等。
这些参数可以反映个体在处理信息过程中的注意力分配、信息加工速度和认知策略等。
2.眼动模式：根据眼动轨迹和注视点的关系，可以将眼动模式分为两类：一种是规律性眼动，即注视点沿着一定的路径和规律分布；另一种是随机性眼动，即注视点分布无明显规律。
眼动模式可以反映个体的认知结构和信息处理能力。
3.情感识别：通过分析眼动特征，如眼部肌肉收缩、视线方向变化等，推测个体的情感状态。
例如，恐惧、愤怒等情感状态下，眼动特征会有明显的变化。
4.交互模式：在多人眼动实验中，可以通过分析个体之间的眼动交互情况，了解彼此之间的注意力分配、合作程度等。
眼动诊断的应用领域十分广泛，如心理学、康复医学、教育评估、人力资源管理等。
在我国，眼动诊断研究逐渐兴起，但仍存在一定的局限性。
未来，随着眼动追踪技术的不断发展，眼动诊断将更加精确、便捷，有望在更多领域发挥重要作用。
然而，眼动诊断也存在一定的局限性。
一方面，眼动行为受到个体生理、心理等因素的影响，不同的人在相同情境下的眼动表现可能存在差异；另一方面，眼动诊断的标准化和量化程度仍有待提高，目前尚无统一的评估标准和量表。
总之，眼动诊断是一种具有广泛应用前景的科学研究方法。
在我国，眼动诊断研究正逐步深入，有望为各个领域的实践提供有力支持。
然而，眼动诊断的规范化和标准化仍需加强，以提高其可重复性和实用性。
眼动常用指标的解释与选择课件
平均眼跳距离
表示被试者一次眼跳的最大距离，可以反映被试者的注意广度和视觉搜索能力。
最大眼跳距离
03
如何选择合适的眼动指标
选择能够提供最多信息的眼动指标，如注视点数量、总注视时间等。
探索型研究
验证型研实验任务和刺激物设计的影响较大。
眼跳距离的测量难度较大，需要高精度的设备和技术。
05
眼动指标的未来展望
总结词
将眼动指标与其他生理指标（如脑电、皮肤电等）相结合，可以更全面地了解用户的认知和情感状态，提高研究的准确性和可靠性。
详细描述
眼动指标作为一种重要的生理指标，可以反映用户的认知过程和视觉注意力机制。然而，单一的眼动指标可能无法全面反映用户的心理状态。因此，将眼动指标与其他生理指标（如脑电、皮肤电等）相结合，可以从多个角度综合分析用户的认知和情感状态，提高研究的准确性和可靠性。这种多指标的测量方法还可以为心理学、人机交互、虚拟现实等领域的研究提供更为丰富和深入的数据支持。
总结词：眼动追踪技术可以用于人机交互领域，通过实时监测用户视线和眼动行为，优化人机交互体验和界面设计。
总结词：眼动追踪技术在虚拟现实和增强现实领域具有广阔的应用前景，可以提高用户体验和交互效果。
感谢观看
THANKS
在某些特定情境下，如恐惧、愤怒等情绪状态下，瞳孔会发生变化，因此瞳孔直径可以作为情绪识别的指标。
缺点
瞳孔直径受到很多因素的影响，如光照条件、被试者的生理状态等。
瞳孔直径的测量难度较大，需要高精度的设备和技术。
优点
可用于分析用户的视觉搜索策略和认知过程。
在某些特定情境下，如阅读、搜索任务中，眼跳距离的变化可以反映用户的认知负荷和信息处理方式。
当前阅读研究中眼动指标述评
阅读是一个重要的认知加工过程， 阅读的眼动 研究已经有 １００ 多年的历史了。通过眼动研究， 研 究者可以在比较自然的阅读条件下获得被试对文章 信息加工时的眼动数据， 并将眼动数据与认知过程 对应起来， 它为阅读研究提供了一个比命名法、词 汇判断法等更具有生态学效度的变量 。 ［１，２］ 大 量 的 研究结果表明， 读者的注视模式与文章的词汇、语 义和句法特征有着十分密切而复杂的关系。当前， 眼动记录技术和眼动数据的分析技术都获得了长足 的发展， 眼动分析法也更加广泛地应用到了阅读研 究中 ［３］。
回视路径时间 （ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ－ ｐａｔｈ ｄｕｒａｔｉｏｎ） 指的 是从某区域的首次注视开始到最早一次从这一区域 向右的运动之前的所有注视时间之和。在图 １ 中， 对 “张 玲 ” 一 词 的 回 视 路 径 时 间 为 （ ６） 、 （ ７） 、 （ ８） 、 （ ９） 注视时间的总和。它包含了从首次注视 到向右注视之前的所有注视活动， 是反映后期加工 的良好指标， 在分析句子的精细加工过程的研究 中， 这一指标非常有用 。 ［７，１２，１３］ 在图 １ 的例句中， 读 者在读到 “张玲”时， 遇到了理解上的困难， 出现 选择性回视。这一区域的回视路径时间比它的首次 注视和总注视时间更能反映发生在这一区域的效应。 ２．１．２ 重读时间
第 二 遍 阅 读 时 间 （ ｓｅｃｏｎｄ ｐａｓｓ ｒｅａｄｉｎｇ ｔｉｍｅ） 是指在阅读者某个区域进行第一遍阅读之后， 注视 点再回到该区域与注视点再次离开该区域之间所有 注视时间之和。它反映了对信息进行后期加工的时 间。图 １ 中， 对区域 “扣留”的第二遍阅读时间为 ２００ｍｓ。 ２．４ 总阅读时间
收稿日期： ２００６－ ８－ １４ ＊ 本研究得到教育部重点研究基地 ０１ＪＡＺＪＤＸＬＸ００３、０２ＪＡＺＪＤＸＬＸ００３ 重大项目和教育部回国人员科研启动基金的资助。 作者简介： 张仙峰， 天津师范大学心理与行为研究院硕士。Ｅｍａｉｌ： ｓｐｒｉｎｇｓ８８９＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ。
2013眼动研究简介 (2)
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
边缘
精选ppt课件
17
移动窗口范式（moving window paradigm） (McConkie & Rayner, 1975)
精选ppt课件
18
移动窗口范式
正常句子：
妹妹每天晚上练习书法。
精选ppt课件
19
移动窗口范式
1
2013.11
精选ppt课件
2
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
精选ppt课件
3
一、眼动追踪技术的发展
眼动有一个较长的发展历程……
精选ppt课件
4
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。
37
移动掩蔽范式
妹妹每天晚上 X X X 法。 *
精选ppt课件
38
移动掩蔽范式
妹妹每天晚上练 X X X 。 *
精选ppt课件
39
移动掩蔽范式
妹妹每天晚上练习 X X X *
精选ppt课件
40
移动掩蔽范式
精选ppt课件
41
boundary paradigm (Rayner, 1975). 边界范式
精选ppt课件
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
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扫描路径
典型的扫描路径：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。
• 扫描路径长度：路径越长表明搜索效率越低 。
2
1 3 4
扫描路径
• 扫描方向：可以确定被试的扫描策略。
212 3 1 538 4 5 259 2 285 231
注视类指标
• 目标注视率：目标的注视次数除以总注视次数。这
个比例越低，表明搜索效率越低。
212 3 1 538 4 5 259
2 285 231
注视类指标
• 注视顺序：反映了被试的兴趣变化过程，也反映了
被试对不同区域关注度的变化。
212 3 1 538 4 5 259
2 285 231
注视类指标
• 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最佳指标。
2 285 1 538 4 5 259 231
212 3
538+259=797
注视类指标
• 注视的空间密度：单位面积内的注视点数量。密度
越大，说明搜索效率越高，同时也说明这个区域是关 键区域。
眼动常用指标的解释与选择
杨海波 天津师范大学心理与行为研究院
阅读一句话时的眼动
注视点
眼跳
回视
看照片时的眼动
“看图” 与 “看文字” 的差异
• 阅读文字有方向性, 平均凝视时间约为200250ms，眼跳幅度约2-4度。
• 浏览图片无方向性，平均凝视时间约为
250-300ms，眼跳幅度约4-6度。
• 每个研究不能用太多指标，2-3为宜
• 指标之间最好存在互补性，相互支持
谢 谢！
2 285 1 538 4 5 259 231
212 3
2次
注视类指标
• 注视持续时间：注视持续时间越长， 表明：
（1）提取信息越困难 （2）目标更吸引人
212 3 2 285 1 231 5 259
538 4
注视类指标
• 首次注视时间：对于目标的首次注视时间越短，
表明它越能引起注意。
212 3 1 538 4 5 259
者这个区域包含着复杂的信息，编码比较困难。
• 搜索任务中，注视点越多，表明被试对目标就 越不能确定。
注视类指标
总注视次数：总注视次数越多，表明搜索效率越低。
212 3 1 538 4 5 259
2 285 231
5次
注视类指标
• 兴趣区内注视次数：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。
• 空间密度：空间密度越小，表明越是直接型搜索。 • 扫描路径的规则性：标准“扫描路径”确定后， 如果被试出现偏离现象，说明被试没有经过训练 或设计没有达到既定目标。
瞳孔直径
早期的眼动研究应用较多，现在使源自较少。• 瞳孔直径反映哪些心理加工过程？ • 兴趣？认知负荷？…… • 对其解释存在争议。
眼动指标的选择
1 2
3
4
眼跳类指标
• 眼跳潜伏期：刺激呈现到第一个眼跳开始的时间。
• 潜伏期越长，表明当前目标的加工越困难。
1
眼跳类指标
• 眼跳幅度：眼跳幅度越大，表明新区域或新位置
有更多的意义性线索。
2
1
3 4
眼跳类指标
• 回视型眼跳：回视表明当前缺乏意义性线索。
2
1 3 4
眼跳类指标
• 方向改变型眼跳：如果眼跳大于90度，说明存在
2 285 231
眼跳类指标
眼跳过程不会发生编码现象，因此眼跳指标无
法反映出任何关于目标加工的信息。 回视型眼跳可以作为编码过程中加工难度的指标。 另外，回视也可以作为一个认知效价的指标，回 视次数与信息凸显性之间存在反比关系。
眼跳类指标
1 2 3 4
眼跳类指标
• 眼跳次数：眼跳次数越多，表明搜索过程越长。
一、图画知觉中的常用指标
（一）直观性指标
• 在眼动应用研究中，直观性指标有：
– 注视轨迹图
– 热点图 – 视频回放
轨迹图
热图
视频回放
（二）统计分析指标
• 眼动研究中，常用统计指标分为：
– 基本指标：注视、眼跳等 – 合成指标：凝视时间、扫描路径等
注视类指标
• 对注视点的解释往往因研究内容的不同而不同。 • 在编码任务中（如浏览广告），对某一特定区 域的高注视率说明被试对这个区域感兴趣；或