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[眼动技术] 常用眼动指标介绍与选择

马国杰 眼动之家 2019-07-03

[导读]:在认知心理学以及眼动技术的文献报告中,同学们经常把一些眼动指标报告错误,要么翻译错误,要么理解错误,希望大家仔细理解眼动指标,如果实在不确信,就找一篇中文眼动研究文章,一般都会用到一些眼动指标的标准说法。


[关键词]:

眼动:eye movement

眼跳:saccade

眼跳目标:saccade target

注视时间:fixation time;viewing time;observing time et al.

凝视时间:gaze duration

回视:regression

落点位置:landing position

扫描路径:scan path



眼动指标对应的英文翻译应该是eye movement measures,还是英文解释看起来直观些。眼动指标有很多,主要包含when和where这两个指标,我姑且以Fixation为核心进行简单介绍。


Fixation就是注视点,这个注视点并不是我们的眼睛真的像眼动数据分析时,所看到的圈圈一样的点。Fixation是通过软件内在的算法来算出来的点,这个点可能包含了许多采样点。先理解一下采样率,眼动仪的采样率是每秒记录眼动数据的次数,譬如1000Hz,表示的是每秒钟能像照相机一样,拍照1000次,也就形成了1000次的采样。这些采样点在屏幕上的位置是主要收集的东西,用x,y坐标来表示,而眼动数据的EDF文件也是记录的这些东西。


那么,注视点如何计算呢?譬如1000Hz的眼动仪,在1s内,我们的眼睛并不是静止不动或者持续大幅度运动,而是有内在的规律。譬如有些采样点之间加速度或速度特别大,距离比较远,而有些距离比较近。这些采样点经过分析软件的内在算法来统计。如果速度非常大,那么在短时间内移动的距离就会更长,在最后的数据转换时就把这些采样点就可能归结为不同的注视点。简单类比一下聚类的思想,一堆采样点被聚类为注视点A,另一堆则被聚类为注视点B。


理解了注视点,我们看一下以注视点为核心的眼动指标。When和where这是常用的分类。When指代的是注视点的时间相关的指标,表示注视多久。Where指代的是注视点的位置相关的指标,表示注视哪里。When在阅读中有很多指标,可以统称为Fixation time(注意,很多同学经常翻译为固定点时间,这里纠正翻译为注视时间),譬如首次注视时间first fixation duration, 凝视时间gaze duration, 总时间total time等,这些指标由前向后表示注视加工的早期和晚期的指标,当然这些指标都是相对于兴趣区来说的,表示的是兴趣区内的加工时间。Where指标也有很多,譬如落点位置landing position,眼跳长度saccade length等。此外,when和where还有一些计数指标,譬如多少个注视点,多少次眼跳等。这些指标是非常基础的眼动指标。


分析以上基础的眼动指标有两种方式,一是整体分析,二是局部分析。整体分析,可以表示trial水平的when和where,譬如整个句子、图片注视多久、注视多少次等等。局部分析则是基于兴趣区的分析,譬如句子中的某个关键词、图片中的某个面孔注视多久、注视多少次等。在分析的时候可以根据自己的需要选择整体分析和局部分析的指标。


除了上述基础指标之外,有时候也会考虑其它指标,譬如:瞳孔大小、注视轨迹、眼跳角度等。瞳孔大小的测量在工效学研究中较多,譬如驾驶行为中,瞳孔大小可能反应疲劳、认知负荷等问题。而注视轨迹多应用在探讨完成不同任务的眼动模式的比较,也比较常见。眼跳角度多是探讨注意问题,譬如眼跳受到异常刺激的影响而改变眼跳角度的问题。


在自己的研究中如何选择眼动指标,是每一个研究者都关注的问题。这里有如下原则:


  1. 遵循传统原则。你的研究一定有文献基础,从文献基础上找惯用的眼动指标,这是最保险的方式。


  2. 避免单一原则。尽量不要只用一个指标说事,虽然多个指标可能说明同一个问题,但是多个指标得出相似的结果,可以增加大众对你研究的信心。


  3. 有理有据原则。这个不仅适用于使用哪些惯用的指标,也适用于开创性的使用一些新的指标,只要做到有理有据,确实能用某个新指标说明你的研究问题,那就放心的发挥想象力吧。


同学们找阅读中的眼动指标以及界定,可以参考Keith Rayner 1998年的综述,当然最近也有一些别的综述可以参考,搜索一下eye movement measures限定为搜索综述,很容易找到。

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