眼动追踪技术中8个常用指标与术语

眼动追踪的定义

眼动追踪指的是测量我们眼球所在位置的精确度过程。这些测量均是由眼动仪来进行,记录眼球的位置和运动。

眼动追踪如何实现

通过近红外光被导向眼睛的中心(瞳孔),在瞳孔和角膜(眼球的最外面的光学元件)中引起可检测的反射。这些反射与角膜和瞳孔之间形成一种矢量,它由红外摄像机进行跟踪,这是角膜反射的光学跟踪,称为瞳孔-角膜反射(Pupil-CR)。这也是当前科研眼动仪器中常用的工作模式。

追踪到了眼动的数据,那么我们如何来评价分析眼动的指标呢?

首先,眼动的数据相比与脑电、近红外的数据分析简单,这是进行神经科学研究来说,客观的测量需要客观的研究指标,所以在接下来,小编介绍8种常见的眼动指标,这适用于大多数的眼动研究。

1.注视点(Fixation)和采样点

当我们使用眼动追踪时,注视点(Fixation)是感兴趣的基本输出量度,通常是最常用的术语之一。注视点能够显示眼睛正在看什么目标。如果您的眼动仪以1000 Hz的采样率收集数据,在最终的数据中将获得每秒1000个单独的采样点,也可以称为凝视点。如果一系列采样点非常接近 - 在时间和/或空间中,该凝视簇构成固定的注视点,表示眼睛正锁定在该目标上。固定注视点是视觉搜索中非常重要的指标之一,并且该研究领域中一直在不断使用。

2.眼跳(Saccade)

两个注视点之间的眼睛运动通常被称为眼跳。如上图,当我们再阅读句子或者文章时,我们的眼睛并不能顺利地进行下去,而是将眼睛锁定在每7-9个英文字母上(当然也取决于字体类型和大小,中文1-2个汉字)。这是因为人眼的中央“视觉范围”决定的,“视觉范围”是指我们可以在当前固定的单词之前和之后阅读多少单词,更专业的术语解释是由于中央凹、副中央凹和眼球周围神经所决定的。

眼跳的解读反应着眼球运动的轨迹如何变化,注视的位置是否发生改变,这是在眼动追踪中空间上的指标体现。

3.热图

热图是可视化,显示注视点的总体分布情况。它们通常在所呈现的图像或刺激上显示为颜色梯度叠加。红色,黄色和绿色按降序表示指向图像部分的注视点的时间长度,颜色越红表示眼球注视该目标的时间越长。

使用热图是一种比较直接的指标,可以快速可视化哪些元素比其他元素更受关注。可以在单个受访者和参与者组之间比较热图,这有助于了解不同人群如何以不同的方式查看目标刺激的。

4.感兴趣区(Interest Area 简写IA)

感兴趣区是选择一个显示的刺激目标区域,并且专门在该区域提取的一些眼动指标来进行统计学分析。虽然这不是严格意义上的度量标准,但它定义了计算眼动指标度量标准的区域。

如上图,如果我们想要查看眼睛注视马头和人坐位置区域的信息,则可以分别在上图中在马头和人位置上绘制单独的IA区域。然后,我们就能够分别显示每个区域的指标,例如从刺激开始到参与者查看该区域的时间,参与者在该区域花费了多少时间,有多少人将视线移开然后回来。在评估同一视频,图片,网站或程序界面中两个或多个区域的性能时,这些指标都会非常有用。

5.首次注视时间(First Fixation time)

首次注视时间是落在兴趣区(IA)上的第一个注视点的持续时间。首次注视时间是眼动指标中,时间上重要的参考指标之一,尤其在阅读研究中显得更为重要,它反应着眼球注视阅读时的词汇通达的早期特征。在其它视觉场景(广告、工业设计等)上,它也被用来提供关于视觉场景的某些方面如何被优先化的信息提取。

6.比率(rate)

当我们在做视觉场景刺激时,由于视觉的加工难度,参与者会通过眼跳(saccade)来进行扫视。在视觉场景中的比率是指参与者注视在目标兴趣区内的注视信息与其余非目标区域的比重,在广告、网页设计上常用来量化人眼对事物的集中表现加工。它可以揭示视觉场景上的哪些部分对不同参与者更具吸引力。

在阅读中的比率其实可以指代为跳读率(Skipping rate):是指目标兴趣区会有多大的概率被跳读,在已有的研究中,研究者发现词长和单词在句中的高低预测性对跳视率有重要的影响。跳视率在阅读研究中,可以揭示眼球注视加工词语的熟悉程度,熟悉性的高低。

7.回视次数(regression count)

回视次数反映了参与者对之前信息的再加工过程,它提供了有关参与者将注视返回到由所定义的兴趣区的特定目标上的次数信息,这将允许研究人员检查哪些区域反复吸引着参与者(无论好坏),哪些区域被看到,然后被移动。虽然眼动追踪无法告诉研究人员参与者在看某事时的心理感受,但它可以为研究提供有关详细的信息加工数据,进而可以进一步分析数据。

8.平均注视时间或总注视时间

在平均注视时间中,它显示了参与者在某目标上平均注视持续了多久,它可以为个人或团体确定一个衡量标准,在任何一种情况下,这都可以作为基线测量有用,但也可以通过刺激目标来观察。如果某张图导致的平均注视持续时间远远高于另一幅图,则可能值得探究其原因。此外,通过对兴趣区的比较,也可以确定哪些区域实际上比其它区域更重要。如果您正在尝试传达消息,那么相对于其它区域,您最有可能希望平均注视持续时间在具有该消息的区域内更高。

总注视时间是不区分首次注视时间和第二次甚至多次加工时间,它更多的指在兴趣区内或者是单个目标上的所有注视时间的总和,它反映的是总体时间上的加工信息。也就是总注视时间的长短也反映着认知加工过程的快慢。

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本文作者:Chen Rui

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