视觉感知-眼动追踪实验课件(PPT 65页)

1、眼动追踪实验第1页，共65页。提纲眼动仪原理眼动应用案例眼动追踪研究眼动数据分析与操作第2页，共65页。提纲眼动仪原理眼动应用案例眼动追踪研究眼动数据分析与操作第3页，共65页。眼动仪有什么用处？ 来自外界的信息大约有8090%是通过眼睛获取的，可以说眼睛是人心灵的窗口，通过这个窗口我们可以探究人的许多心理活动规律。另外，眼动是具有一定规律性，而这些规律性揭示了认知加工的心理机制。 因此，眼动仪能用于以下领域： 应用心理学、发展心理学、教育心理学、实验心理学、认知心理学、工程心理学、传媒心理学、工业设计、网络教育效果评估、网站可用行、广告评估、孤独症、自闭症等等。第4页，共65页。ASL公司简

2、介： 世界上最知名的眼动仪研发厂商，三十多年的研发经验，世界上第一台头戴式眼动仪、eye/head integration头/眼运动综合技术、无视差光学组件以及其他很多先进技术和设备就是由其研制的。第5页，共65页。瀚翔生物医疗电子有限公司公司成立于1997年，总部位于深圳，在北京设有分公司，上海、成都设有办事处，在美国设有财务结算和销售支持公司-美国东明公司(Eastern Light,Inc)。在中国的医疗设备、体育设备、教育设备的专业市场上充当非常重要的角色。独家在中国代理许多世界上非常著名公司的专业产品，如美国CADWELL公司、德国 h/p/cosmos公司、德国Brain Prod

3、ucts公司等我们也是ASL公司大中华区总代理，我们的许多用户处于他们领域最领先的地位。 在提供先进设备的同时，提供及时和周到的技术服务。每年我们协助各领域、学科的用户和厂家在中国进行大量的学术交流和产品展示，使我们的每一个用户能够接触目前世界最新的学术成果和产品，同时我们协助许多用户完成或正在进行世界尖端的课题的攻关，我们正在努力使自己成为我们用户最得力的助手。专业体育科研设备、教育科研设备、医疗设备供应服务商第6页，共65页。头戴式眼动系统 遥测式眼动系统 便携式单目眼动系统 下颌固定式眼动系统 头部跟踪系统 目录第7页，共65页。头戴式眼动系统（H6） ASL的H6型是一个完善的眼动系统

4、，按速度分，可分为标准型眼动与高速眼动，再与单双目搭配，形成单目标准型、单目高速型与双目高速型眼动系统，标准型眼动的采样率只能为50Hz/60Hz，高速型眼动的采样率可以有120Hz、240Hz、360Hz三个速度选择。它们的控制单元结构紧凑，光学系统轻便并装在一个可调节的头箍上。场景由一个安装在头箍上或一个固定三角架上的彩色摄像头提供，还可以不使用场景摄像头而直接通过电脑屏幕显示的内容作为场景，利用ASL的同步功能达到场景与数据记录的同步。 ASL还可以将微型眼动光学模块集成到虚拟现实（VR）头戴式显示器（HMD）里面，这些光学模块同样能完成像H6出色的表现。集成光学模块是虚拟现实头盔最理想

5、的应用产品，它可以轻易的装进任何合适的设备里，在这里直接使用电脑作为刺激设备，不再使用场景摄像头。VR Goggles头戴式显示器可向HMD厂家购买或顾客自己准备（由ASL指导安装）。第8页，共65页。第9页，共65页。头戴式眼动系统各型号参数型号H6单目标准H6-HS单目高速H6-BN-HS双目高速VR6/VR6-HS头盔内嵌式测量模式瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射采样率（无分辨率损失）50/60Hz120Hz/240Hz/360Hz120Hz/240Hz/360Hz50Hz或60Hz/120H/240Hz系统精确度0.5度视角范围0.5度视角范围0.5度视角范围0

6、.5度视角范围分辨率0.1度视角0.1度视角0.1度视角0.1度视角眼动捕捉范围水平45度，垂直35度水平45度，垂直35度水平45度，垂直35度水平45度，垂直35度头部运动无限制（场景摄像机提供场景）无限制（场景摄像机提供场景）无限制（场景摄像机提供场景）无限制控制单元6000系列6000系列2个6000系列6000系列场景摄像头彩色彩色彩色彩色监视器2个（彩色液晶）2个（彩色液晶）3个（彩色液晶）2个（彩色液晶）操作软件Eye-TracEye-TracEye-TracEye-Trac数据分析软件EYENAL、FixPlotEYENAL、FixPlotEYENAL、FixPlotEYENA

7、L、FixPlot第10页，共65页。遥测眼动系统 D6是ASL最新、完善的远程眼动系统，系统的光学模块固定在桌上，被试者不用戴任何东西，只需坐在镜头前一米左右处，观看放在镜头上方的视频监视器所播放的画面。该系统镜头可以快速、准确地跟踪被试者的眼睛，并记录下眼球运动轨迹。由于不用戴头箍，可以允许头部在大约1平方英尺的范围内运动，因此适用于阅读分析、网页设计等，尤其适用于儿童。它用于所提供的刺激物限于单一平面（如计算机或视频监视器），且被试不希望用头戴式光学系统的场合。 第11页，共65页。遥测式眼动系统遥测眼动系统（D6/D6-HS）遥测高速固定式眼动系统（R-HS-S6）远程（核磁兼容）眼动

8、系统(L6/L6-HS)第12页，共65页。D6/D6-HS第13页，共65页。RHSS6第14页，共65页。L6/L6-HS第15页，共65页。型号D6/D6-HS遥测眼动系统L6/L6-HS 远程（核磁兼容）眼动系统R-HS-S6遥测高速固定眼动系统测量模式瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射采样率（无分辨率损失）50或60Hz（标准）120/240/360 Hz（高速）50或60（标准）120/240 Hz（高速）50或60Hz（标准）120/240/360 Hz（高速）系统精确度0.5度视角范围0.5度视角范围0.5度视角范围分辨率0.25度视角0.25度视角0.25度视角光学系

9、统距眼睛最小/最大距离 20/40英寸NA/16英寸NA/40英寸眼动捕捉范围水平50度，垂直40度水平50度，垂直40度水平45度，垂直35度控制单元6000系列6000系列6000系列光学系统遥测单目长距单目遥测单目场景摄像头无中转镜遥测彩色或扫描转换器监视器2个（彩色液晶）2个（彩色液晶）3个（彩色液晶）操作软件Eye-TracEye-TracEye-Trac数据分析软件EYENAL、FixPlotEYENAL、FixPlotEYENAL、FixPlot遥测式眼动系统各型号参数第16页，共65页。便携式单目眼动系统 第17页，共65页。特点：世界上最轻的重量：头箍及摄像头加在一起也仅有7

10、6克，被试者可以很容易地戴上它。该眼动光学系统绝对轻便且对人的活动没任何影响，记录设备也小得足以戴在绑带上。无分辨率损失：活动的眼睛图像和场景图像交替存储在一个数码录像机（DVCR）的录像带上，这样可以保证无分辨率损失。录像带长75分钟，电池供电，电池充足时可工作130分钟。实时跟踪：便携式的数码录像机（DVCR）可以把场景图像与眼动数据通过数据线直接传输到电脑上，进行实验室设置下的实时跟踪。第18页，共65页。技术参数：控制用计算机 Pentium 4， 1GB内存以上台式或笔记本电脑 EyeVision软件Internal framegrabberRMU 特制的DVCR头戴光学模块采样和输

11、出比率：25Hz/30Hz测量原理：瞳孔角膜反射户外增强模式系统准确性：0.5度视觉的角度分辨率：0.10度视觉的角度头部移动：不受限制视觉范围：水平50度，垂直40度重量：76g(包括镜片、光学模块、单色眼镜和场景照相机)第19页，共65页。下颌固定式眼动系统高速下颌固定式眼动系统（C6-HS）简易型下颌固定式眼动跟踪系统（EyeStart）第20页，共65页。C6-HS第21页，共65页。EyeStart第22页，共65页。C6-HSEyeStart下颌固定光学系统采样和输出频率：60/120/240Hz或120/240/360Hz（可调）采样和输出速率：50/60Hz、亮瞳孔技术、没有反

12、射镜，直接拍摄眼睛测量原理：瞳孔-角膜反射系统精确度：0.5度视角分辨率：0.1度视角头部运动：固定视觉范围：水平50度，垂直40度包括的设备6000系列控制单元EyeStart控制单元、50/60Hz下颌固定光学系统、扫描转换器、电线、2个监视器、EyeStart接口程序、EYENAL和FIXPLOT软件，SDK开发包下颌支架下颌固定光学系统2个7英寸液晶显示监视器Eye-Trac操作软件EYENAL数据分析软件技术参数第23页，共65页。头部跟踪系统在对眼动跟踪进行测试的时候，如果添加一个头部跟踪系统，会使眼动跟踪仪器的功能大大地增强，使您在研究及训练中取得更出色的结果。头部跟踪系统可以跟

13、踪头部位置，使受试者在头部运动时仍然知道在注视哪一点。在头眼运动整合过程中ASL6000系统能够同时对20个平面上（如监视器荧屏、黑板、墙面等）的注视点进行跟踪，从而达到在3维空间中显示注视点的效果。使用头部跟踪的好处：在真实3维环境中计算凝视变； 使用多个平面计算凝视点；使用一个激光定位装置使平面更容易定义（3点定义一个平面）； 大多数系统只能将凝视点光标指针叠加到头部固定场景摄像头拍摄的场景上，而使用头部跟踪可以通过一个稳定场景摄像头将凝视点光标指针准确的叠加在场景上。这样可以比头部固定摄像头取得更好的图像、不用戴在头上（以便于为受试者提供更大的自由度以及头戴其他设备的可能性）、安装以及调

14、试都很简单；系统可以长期保持准确性，不需要进行频繁的定标第24页，共65页。第25页，共65页。提纲眼动仪原理眼动应用案例眼动追踪研究眼动数据分析与操作第26页，共65页。眼动模式与信息加工机制注视时间表示对特定对象的加工时间注视次数反映个体对特定对象加工的熟练程度或加工深度，次数越多可能反应认知任务越困难，或加工程度越深扫描轨迹反应个体认知加工顺序和历程第27页，共65页。Prada: 呈现5s，100 sample第28页，共65页。第29页，共65页。22完全随机设计第30页，共65页。第31页，共65页。第32页，共65页。第33页，共65页。第34页，共65页。第35页，共65页。第

15、36页，共65页。第37页，共65页。第38页，共65页。第39页，共65页。第40页，共65页。提纲眼动仪原理眼动应用案例眼动追踪研究眼动数据分析与操作第41页，共65页。眼动数据分析和应用什么是眼动分析 眼动分析法就是通过记录和分析人的眼动数据来推断其心理过程的方法。 第42页，共65页。眼动数据分析和应用常用的眼动指标兴趣区(area of interest, AOI): 兴趣区是指研究者感兴趣的区域第43页，共65页。眼动数据分析和应用注视（fixation）：注视是指将眼睛的中央窝对准某一物体的过程。首次注视时间（first fixation duration）：落在兴趣区的第一个注

16、视点的持续时间第44页，共65页。眼动数据分析和应用第一遍加工时间（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。总注视时间（total time）：落入兴趣区内所有注视点的持续时间的总和。平均注视时间（average fixation duration）：总注视时间除以总注视点个数。注视轨迹(fixation tracker) ：用线将所有注释点的位置连接起来。第45页，共65页。眼动数据分析和应用回视次数（ refixation times）：再次落入兴趣去内的次数总和。眼跳距离（jump distance）：前一

17、个注释点与下一个注释点的距离。眼跳时间（jump time）：前一个注释点结束到后一个注释点开始的时间间隔。眼跳速度（jump speed） ：眼跳距离除以眼跳时间。瞳孔直径（pupil diameter）：表示爱、喜欢或兴奋，瞳孔就会放大，表示消极、戒备与愤怒，瞳孔就会缩小 第46页，共65页。眼动数据分析和应用针对阅读领域的分析 在文字阅读中。由于文字常常是分行排列的，一般有着从左向右、从上到下的阅读习惯，在眼动上也会表现也如下特点：眼动的形式从总体上是从左向右、从上到下的；重点的地方会注视较多；与全文内容不符的地方会注视较多；如果后面的内容与前面的内容联系时会有回视。第47页，共65页。

18、眼动数据分析和应用针对图片领域的分析 在图片观看中。由于图片不像文字一样有着特定的阅读习惯，所以没有固定的眼动轨迹，但是也有一些共同的特点：如颜色鲜艳的会较早地较多地被注视、被试关注的会较多注视，被试的经验会影响到注视。 第48页，共65页。眼动数据分析和应用针对真实场景领域的分析 在观察真实场景时，不象文字和图片具有相对于人眼不动的特性。所以无法画出注释轨迹。第49页，共65页。眼动数据分析和应用图片和文字分析实例（下图是用ASL Eyenal和Fixplot）分析的第50页，共65页。眼动数据分析和应用真实场景分析实例分析方法：.GazeTracker软件.绘声绘影软件第51页，共65页。

19、眼动数据分析和应用眼动仪的应用运动分析：如球类、射击、技击等项目运动员注视分 析。人机工程：如汽车和飞行器驾驶等。界面设计：如网页设计、橱窗设计等。其他应用心理学研究虚拟现实第52页，共65页。ASL眼动产品的分类和选择按被视物体相对头是否动分为:静态分析产品(观察视频、文字、图片和静态真实场景)动态分析产品(动态真实场景)注：动态和静态是相对与人眼而言的。 视频归为静态是因为显示器平面相对于人眼不动按仪器使用环境分为:室内使用室外使用核磁兼容虚拟现实第53页，共65页。ASL眼动产品的分类和选择静态分析产品(观察视频、文字和图片) ASL D6（仅观察视频、文字、图片） ASL H6加头动跟

20、踪装置和稳定场景视频 （可以观察视频、文字、图片、和静态真实场景）第54页，共65页。ASL眼动产品的分类和选择ASL D6 （仅观察视频、文字、图片）第55页，共65页。ASL眼动产品的分类和选择ASL H6加头动跟踪装置和稳定场景视频 (下图头动为磁跟踪) （可以观察视频、文字、图片、和静态真实场景）第56页，共65页。ASL眼动产品的分类和选择ASL头动跟踪装置(可以抵消受实者头动对数据精度的影响)Ascension Flock Of Birds (Magnetic)Ascension Laser Bird (Optical)Polhemus Fast Track (Magnetic)I

21、ntersense IS900 (Accoustic Inertial)NDI OptoTrack (Optical)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第57页，共65页。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。第58页，共65页。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 H

22、6(仅观察动态真实场景）第59页，共65页。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第60页，共65页。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。第61页，共65页。 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，

23、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。第62页，共65页。头戴式系统H6单目标准H6单目高速H6双目高速VR头盔内嵌式型号H6H6-HS H6-BN-HSVR6/VR6-HS测量模式瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射瞳孔-角膜反射光学系统采样率（无分辨率损失）50/60Hz120Hz/240Hz/360Hz120Hz/240Hz/360Hz50Hz/60Hz或120H/240Hz系统精确度0.5度视角范围0.5度视角范围0.5度视角范围0.5度视角范围分辨率0.1度视角0.1度视角0.1度视角0.1度视角眼动捕捉范围水平45度，垂直35度水平45度，垂直35度水平45度，垂直35度水平方向45度，垂直方向35度头部运动无限制（场景摄像机提供场景）无限制（场景摄像机提供场景）无限制（场景摄像机提供场景）无限制组件包括控制单元6000系列6000系列2个6000系列6000系列头戴式光学系统单目单目双目VR头盔头戴式摄像头彩色彩色彩色监视器2个（彩色液晶）2个（彩色液晶）3个（彩色液晶）2个（彩色液晶）操作软件Eye-TracEye-TracEye-TracEye-Trac数据分析软件EYENAL、FixPlotEYENAL FixPlotEYENAL 、