眼球运动及眼动跟踪技术
眼 动 跟 踪
眼动跟踪
• 视线跟踪技术及装置有强迫式与非强迫式、穿戴式与非穿戴式、接触式与非接 触式之分，精度不等，制造成本也有极大的差异。有关视觉输入的人机界面研 究主要涉及两个方面：一是视线跟踪原理和技术的研究；二是在使用这种交互 方式后，人机界面的设计技术和原理的研究。
眼动跟踪
• 把视线应用于人机交互，会遇到的一个障碍，就是被称为“米达斯接触 （Midas touch）”的问题。当鼠标跟随视线移动时，必须区分哪些是用户随便 看看，哪样是用户想要去单击/执行的。理想的情况就是，界面在用户想要做 出控制时，能够及时处理视线的输入，相反就忽略视线的移动。
眼动跟踪
• 外界信息的80％是通过视觉获得的，当前人机界面所用的交互技术几乎都离不 开视觉的参与。所以，用眼睛输入（选择/定位等）是很自然的想法。用眼睛 输入有3种方式，即跳动（saccades）、注视（fixations）和平滑尾随跟踪 （smooth pursuit）。
眼动跟踪
• 通过对视觉-眼动系统（Eye-gaze tracking）的研究，可以得知人在观测各种外 景和屏幕信息时的扫描选择和注视过程，从而研究人的视觉感知和综合的机理。 并且在多批量、多目标、多任务的情况下，对于不同位置、大小、颜色、速度 的目标的眼动敏感度、延迟、反映速度等具体特性有深入、细致的了解，而且 人的疲劳也很容易从眼动规律中反映出来。
第二章_眼睛运动的记录方法
& 利用装有探察线圈(search coil)的隐形镜片附在眼睛上，通过 感应电压检测眼球运动。
$ 应用
& 技巧是在两片软式镜片中间加入感应线圈，并且事先在眼球 四周围加上固定磁场，当眼球运动时会带动镜片，感应线圈 会因磁通量变化而产生感应电动势，感应电动势大小即代表 眼球偏转之角度，将信号放大后即可记录眼球运动状况。
$ 由眼睛的若干光学界面反射形成的图像。
& 第一普肯野图像：角膜反光。 & 第二普肯野图像：角膜后反光。 & 第三普肯野图像：晶状体前反光。 & 第四普肯野图像：晶状体后反光。
$ 应用
& 第二、三图像放射量小，不容易观测到。 & 追踪第一、四图像，根据它们间的变化确定眼睛注视的位
置。 & 70年代，开发出了双普肯野成像眼动仪。 & 普肯野成像的特点是精确，不过量测Purkinje-images的设
, 1930s
$ 注视追踪主要关注于应用研究(applied research focus)，尤其是实验心理学。
, 1950s
$ Alfred L. Yarbus 发表了有关注视与感兴趣物体关系的文章，并且出版了 Eye Movements and Vision (1967). 眼动反应了人类的认知加工，眼动的 研究受到重视。
& 荷兰Skalar公司以生产电磁眼动记录系统闻名。
$ 评价
& 价格昂贵；会有不舒服的感觉，影响注视；容易受到被试当 时眼球状况的影响，如眼球分泌物等；不能头动；其装置庞 大、无法携带。
华中师范大学心理学院
24
眼动实验室
12
第三节 当代眼动记录方法与眼动仪
关于眼动及其记录方法的综述
关于眼动及其记录法的综述信息加工在很大程度上依赖于视觉, 约有 80%～90%的外界信息是通过人的眼睛获得的。
由于人的视线具有直接性、自然性和双向性等其它信息所无法具备的特点, 人们对视线的研究有着浓厚的兴趣。
早在19世纪，就有人通过考察人的眼球运动来研究人的心理活动。
1879年，巴黎大学的Emile Javal教授发现，人们阅读印刷品时视线并非只作平滑扫视，而存在一系列短暂的停顿和跳动(Delabarre 1898），随后阅读过程中眼动行为研究兴起(Bouma & deVoogd 1974; O'Regan 1980)而各个领域的眼动研究在80年代兴起。
眼动的早期研究可以追溯到古希腊, 但是真正使用仪器设备对眼动进行观察和实验是从中世纪才开始的。
直到 1901 年 Dodge 和 Cline 才开发出第一台精确的、非强迫式的眼追踪设备。
目前, 视线跟踪技术逐步成熟, 应用越来越广泛。
主要应用于图片/广告研究( 网页评估、设计评估等) 、动态分析( 航空航天相关领域、体育运动、汽车、飞机驾驶、打字动作分析等) 、产品测试( 广告测试、网页测试、产品可用性测试等) 、场景研究( 商场购物、店铺装潢、家居环境等) 和人机交互等各种领域, 另外在理解人的意图的智能计算机、具有交互功能的家用电器、虚拟现实和游戏等领域也有很好的应用前景。
1 眼动的模式和主要参数指标眼动行为可用于揭示用户在屏幕上感兴趣或注意的空间位置及注意的转移过程。
眼动实验原理是通过记录和分析被试在完成某项作业时眼睛活动的情况来探讨人脑内部思维过程。
1.1眼动模式眼动主要有三种模式: 注视(fixations) , 跳动(saccades) 和平滑追随运动(smooth pursuit)。
(1)注视。
表现为在被观察目标上的停留, 这些停留一般至少持续 100ms～200ms 以上。
在注视时, 眼并不绝对静止, 眼球为了看清物体总是不停地做轻微的抖动(jitter) , 其幅度一般小于 1 度。
识别 眼睛聚焦的方法
识别眼睛聚焦的方法
识别眼睛聚焦的方法有多种，以下是常见的几种方法：
1. 眼球位置追踪：使用眼球追踪设备（如眼动仪），通过检测眼睛运动的方向和角度来确定眼睛所聚焦的位置。
这种方法可以实时追踪眼睛的焦点位置，并可用于眼球运动分析、眼动研究等。
2. 视线估计：通过分析瞳孔形态的变化，可以估计出眼睛的视线方向。
瞳孔会根据眼睛所聚焦的物体而发生微小的变化，通过识别这些变化，可以确定眼睛的焦点位置。
3. 人工神经网络：利用人工神经网络来判断眼睛所注视的区域。
通过训练神经网络模型，将眼部图像与对应的注视区域进行关联，然后通过该模型来预测新的眼部图像对应的注视区域。
4. 使用红外线技术：通过红外线摄像头来检测眼睛所发出的红外线反射，从而确定眼睛的位置和注视方向。
该方法可以实现非接触式的眼球追踪，适用于跟踪移动设备或其他设备上的用户眼睛的聚焦位置。
这些方法可以单独应用或者结合使用，具体选择哪种方法取决于具体应用的需求和场景。
眼动技术介绍
眼动技术介绍
眼动技术是一种能够记录和分析眼球运动的技术。
它可以帮助我们了解人们在观看图像、阅读文本、执行任务等方面的注意力和认知过程。
眼动技术主要包括眼动仪和分析软件两个部分。
眼动仪通常采用红外线摄像头来记录眼睛的运动轨迹，分析软件则可以将这些数据转化为图表形式，以帮助研究人员分析和解释实验结果。
目前，眼动技术已经被广泛应用于人机交互、心理学、认知神经科学等领域。
它可以帮助我们优化用户界面设计、研究注意力和认知过程的机制、评估认知障碍等问题。
- 1 -。
眼动仪的原理与应用
眼动仪的原理与应用1. 眼动仪基本原理眼动仪是一种可以测量和记录人眼运动的仪器。
它通过使用红外光源和红外摄像机来跟踪眼球的运动，并将其转换为坐标数据以进行分析。
眼动仪的基本原理主要包括以下几个方面：• 1.1 红外光源和红外摄像机–红外光源发出红外光，照射到眼睛上的角膜和眼球表面。
–红外摄像机通过拍摄红外光在眼睛上的反射图像，获取眼球的位置信息。
• 1.2 瞳孔辨认和跟踪–眼动仪使用计算机视觉算法对红外图像中的瞳孔进行识别和跟踪。
–瞳孔的位置和大小可以提供眼球运动的信息。
• 1.3 坐标转换与数据分析–眼动仪将获取到的眼球位置数据通过坐标转换算法转换为屏幕坐标。
–分析软件可以进一步对眼球运动数据进行处理和分析，如生成热图、计算注视点等。
2. 眼动仪的应用领域眼动仪具有广泛的应用领域，以下是其中几个主要的应用方向：• 2.1 心理学研究–眼动仪可以被用于心理学研究中，帮助研究人员了解个体的注意力和认知过程。
–通过记录被试者在不同任务下的眼球运动，可以揭示出他们的信息处理方式和注意偏向。
• 2.2 人机交互研究–在用户界面设计和人机交互研究中，眼动仪可以用来评估用户对界面的注意力和兴趣。
–通过分析用户的注视点和扫视路径，可以提供界面设计的改进和优化建议。
• 2.3 广告和市场调研–眼动仪可以被应用于广告和市场调研领域，帮助广告商和市场研究人员了解受众对广告的反应。
–通过监测受试者对广告中不同元素的注意程度，可以评估广告的效果和优化方案。
• 2.4 疾病诊断与康复–眼动仪在医学领域的应用也逐渐增多，可以帮助医生诊断和治疗一些眼动障碍相关的疾病。
–通过分析眼球运动模式的异常，可以及早发现眼动障碍并进行适当的干预和康复训练。
3. 眼动仪的优缺点眼动仪作为一种不可或缺的眼球运动测量工具，具有以下几个优点和缺点：• 3.1 优点–眼动仪可以提供非常精细的眼球运动数据，反映了人的注意力和认知过程。
–使用眼动仪可以减少被试者的负担，因为不需要通过其他方式表达眼球运动信息。
眼动技术的应用实例
眼动技术的应用实例一、引言眼动技术是一种通过监测人眼运动来了解人的认知和行为的技术。
它可以应用于多个领域，如心理学、人机交互、广告营销等。
本文将从不同领域的角度，介绍眼动技术在实际应用中的一些例子。
二、心理学领域1. 认知过程研究眼动技术可以用于研究人类认知过程。
例如，研究者可以让被试观看一张图片，然后记录他们的眼球运动轨迹。
通过分析被试在观看图片时注视的区域和持续时间，可以了解被试对图片中不同元素的注意力分配情况。
2. 疾病诊断眼动技术还可以用于帮助医生诊断某些疾病。
例如，阿尔茨海默症患者通常会有阅读困难，他们需要花费更长时间来读取文本，并且经常会失去阅读线索。
通过监测他们的眼球运动轨迹，医生可以检测出这些异常，并进一步进行诊断。
三、人机交互领域1. 用户体验测试眼动技术可以用于评估用户体验。
例如，在网站设计过程中，研究者可以让用户浏览网站，并记录他们的眼球运动轨迹。
通过分析用户在浏览过程中注视的区域和持续时间，可以了解用户对不同元素的关注度和兴趣点。
2. 智能家居控制眼动技术还可以应用于智能家居控制。
例如，一些残疾人士可能无法使用传统的遥控器或触摸屏幕来控制家电设备。
但是，他们可以通过眼动技术来控制这些设备。
只需要让他们通过眨眼或凝视特定区域来发送指令即可。
四、广告营销领域1. 广告效果评估眼动技术可以用于评估广告效果。
例如，在电视广告中，研究者可以让被试观看广告，并记录他们的眼球运动轨迹。
通过分析被试在观看广告时注视的区域和持续时间，可以了解哪些元素吸引了被试的注意力。
2. 营销策略优化眼动技术还可以帮助企业优化营销策略。
例如，在超市中，研究者可以让被试观看不同的商品陈列方式，并记录他们的眼球运动轨迹。
通过分析被试在观看时注视的区域和持续时间，可以了解哪种陈列方式更容易吸引顾客的注意力。
五、结论综上所述，眼动技术在多个领域中都有广泛应用。
它可以用于研究人类认知过程、帮助医生诊断疾病、评估用户体验和广告效果、优化营销策略等。
gaze 计算公式
gaze 计算公式gaze是一种用于计算公式的概念，它与人眼的注视方向有关。
在计算机视觉领域，gaze被广泛应用于人机交互和视觉注意力研究中。
本文将探讨gaze计算公式的原理和应用。
一、gaze计算公式的原理gaze计算公式是用来计算人眼注视方向的数学模型。
它基于人眼的生理特征和视觉注意力的机制，通过测量眼球运动和头部姿态等参数，来估计人眼的注视方向。
1. 眼球运动模型眼球运动是指眼球在眼眶内的运动，它可以分为两种类型：快速眼球运动（saccade）和稳定眼球运动（fixation）。
快速眼球运动是眼球在短时间内迅速转动，用来改变注视点；稳定眼球运动是眼球在注视点附近微小的、细微的运动。
2. 头部姿态模型头部姿态是指头部在空间中的方向和角度。
它可以通过测量头部的旋转和倾斜来描述。
头部姿态与眼球的注视方向密切相关，因为人眼的注视方向是相对于头部来确定的。
3. 注视方向估计根据眼球运动和头部姿态的测量数据，可以使用gaze计算公式来估计人眼的注视方向。
一般而言，gaze计算公式是一个多元线性回归模型，它将眼球运动和头部姿态作为自变量，注视方向作为因变量。
二、gaze计算公式的应用gaze计算公式在人机交互和视觉注意力研究中有广泛的应用。
下面将介绍一些典型的应用场景。
1. 眼动追踪技术眼动追踪技术是一种通过测量眼球运动来获取用户视线信息的技术。
它基于gaze计算公式，可以实时地追踪用户的注视点，并将其应用于用户界面设计、广告研究、心理学实验等领域。
2. 视觉注意力分析视觉注意力是指人眼在观察场景或图像时的注意力分布。
通过gaze 计算公式，可以分析人眼在不同场景下的注视方向和注视时间，从而揭示人眼的视觉注意力规律，为视觉设计和图像处理提供指导。
3. 用户行为分析通过gaze计算公式，可以获取用户在使用计算机或移动设备时的注视点和注视时间。
这些数据可以用于分析用户的行为模式和偏好，为用户体验改进和个性化推荐提供依据。