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 心理实验室中眼动仪的原理与应用

徐　洁
(安阳师范学院教育科学系, 河南安阳　455000)
摘要: 眼动仪是现今应用比较广泛专业性较强的一种心理学仪器。此文针对其在心理学领域中的重要性,介绍了基本原理及应用领域。
关键词: 眼动仪; 心理实验室; 心理学仪器
中图分类号: B4　　文献标识码: B　　文章编号: 1672 - 4305 (2009) 03 - 0162 - 02

Theory and application of eye trackers in psychological laboratory
XU J ie
(Department of Psychology, Anyang NormalUniversity, Anyang 455000, China)
Abstract: Eye tracking system as a p rofessional p sychology instrument is now widely used. The article
introduces the basic p rincip le and app lication field aiming at its importance in the field of p sychology.
Key words: eye trackers; p sychological laboratory; p sychology instrument　

随着计算机技术的发展,很多的心理学家开始用眼动的方法研究人的心理活动规律。而眼动方法的应用势必离不开眼动仪。用眼动仪可以获得受测者在观看视觉信息过程中的即时数据,以便来探究被测者视觉加工的信息选择模式等认知特征。

1　眼动研究的历史开端及早期发展
中世纪早期,生理心理学作为一门特殊的实验科学出现了。许多视觉实验方法和实验仪器也被迅速用于心理学研究。如:“速示”呈现、色轮和视觉后像实验。这一时期最有代表性的著作是lbnalHaytham 的著作《KitabalManazir》,这是第一部生理光学手册。在眼动研究的历史开端,人类开始意识到眼运动的作用。由于受当时哲学思想的影响,有些研究还存在唯心主义的倾向,研究结果有许多臆测成分,客观性和科学性都受到限制。以上这些局限性到了十九世纪,很快就被新的方法所解决。

2　眼动的三种基本方式
眼动的三种基本方式为注视、眼跳和追随运动。⑴注视:是指将眼睛的中央窝对准某一物体的时间超过100毫秒,在此期间被注视的物体成像在中央窝上,获得比较充分的加工而形成清晰的像。⑵眼跳:是注视点或者注视方向突然发生改变,这个过程中可以获得时空信息,但是几乎不能形成比较清晰的像。⑶追随运动:当被观察物体与眼睛存在相对运动时,为了保证眼睛总是注视这个物体,眼球会追随物体移动。以上三种眼动方式经常交错在一起,目的均在于选择信息,将要注意的刺激物置于像与中央窝区域,以形成清晰的像。

3　眼动仪应用的基本原理
目前对眼动技术的研究大多来源于国外, Stief2elhagen等人将眼动研究技术按照所借助的媒介分为以硬件和软件为基础两种。我们知道,人眼睛的注视点由头和眼睛的方位共同决定。所以,以硬件为基础的视线跟踪技术的基本原理是利用图像处理技术, 使用能锁定眼睛的眼摄像机, 通过摄入从人眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化,从而达到记录分析视线跟踪过程的目的。以硬件为基础的方法需要用户戴上特制的头盔或者使用头部固定支架, 对用户干扰很大。以软件为基础的视线跟踪技术是先利用摄像机获取人眼或脸部图像, 然后用软件实现图像中人脸和人眼的定位与跟踪, 从而估算用户在屏幕上的注视位置。

 4　眼动仪的应用领域
4. 1　阅读心理
阅读速度与阅读质量一直是学生比较关注的学习问题之一。怎样提高阅读速度和质量也就成了当今心理学工作者的主要研究方向。与其它方法相比,测量眼动能直接反应和揭示内部的过程,尚待一个比较理想的眼动理论模型来解释眼动和阅读之间的关系,但是作为一个自然、干扰较小的可测量的活动,眼动技术的迅速发展让我们可以充分的利用它去测量研究对象的眼动轨迹、了解个体在阅读过程中的一些外在的规律或模式。在阅读过程中,眼动仪可以将眼球的即时数据记录下来,反映出读者真实的阅读加工过程。通过注视次数、注视频率、注视点持续时间、眼跳距离和回视次数等可以判断阅读者的阅读效果以及阅读中出现问题症结所在,以达到有效反馈的目的。

4. 2　广告心理
广告制作人最感兴趣的内容之一就是想了解顾
客是如何观看广告的, 而眼动仪刚好满足了这种需要。眼动仪可以将顾客注视广告时的眼动轨迹记录下来。通过分析眼动仪记录的数据, 可以清楚地了解顾客注视广告画面的先后顺序, 对广告任何一部分注视的时间、注视次数、眼跳、瞳孔直径变化情况等等。当顾客看广告时, 对某一部分的注视时间长、注视次数多, 瞳孔直径增加, 这说明顾客对广告的这部分内容感兴趣,有助于广告商了解到顾客是否按广告制作人的意图去注视广告, 是否漏看了广告中诸如厂商、商品名称等重要信息。广告的图像及总体设计是否得当直接关系到其在消费者中的印象及引起注意的程度。一幅广告包括标题、图案(图像) 、正文(文案) 、背景四部分,怎样可以让消费者第一时间注意产品而不是背景这是需要设计者足够重视的,是否能达到预期效果我们可以通过眼动仪为我们提供的资料数据作出分析,从而确定方案的可行性。

4. 3　运动心理
在各种体育运动过程中,视觉信息的提取是其基本的心理支持,而视觉信息提取的不同模式可能正反映了运动员的水平差异。目前的眼动研究, 已经发展为研究体育运动中的动态图像或现场模拟, 加上便携式眼动仪的应用, 使得眼动研究可能在实际的运动场景中进行, 实验情境和真实情境更加接近,眼动研究的生态学效度得到提高, 实验结果更具有实际意义。已有的眼动研究所涉及的运动项目和被试层次与数量是较少的, 今后在扩大研究的项目和被试数量的同时, 还要针对具体、单个的运动项目进行深入的研究。从运动员的专项认知特点出发, 探讨专项眼动模式和决策反应能力, 建立相关的理论模式来解释和预测运动员在专项运动时的认知过程,是当今与今后体育运动眼动研究的趋势之一。在体育运动眼动研究领域内,“专家—新手”范式是已被公认并被广泛使用的研究范式, 使用这种范式能够通过组间比较来分析专家与新手在注视次数、注视时间、注视位置和注视轨迹等对认知决策起重要作用的变量的差异, 从而探索出专家所运用的有效注视模式, 并利用所得的模式培养新手, 使他们更快地提高决策判断和动作反应的效率。随着研究的不断深入, 学者们认识到专家与新手之间存在着较大的差距, 从新手到专家需要一个漫长的过程。因此, 只对专家和新手进行比较, 所得结论未免有些不够全面。要从更深的角度分析专家与新手的差异, 有必要再设立一个中间组, 即将被试分为专家组、一般组和新手组, 以探讨新手向专家过渡阶段的发展过程。这样相对于两组被试的实验所得的信息更加丰富, 量化分析更加详尽。然而, 多增加一组被试也就增加了实验设计以及实验操作的难度, 所要控制的实验自变量也就加多, 实验的内部效度更不容易控制。眼动指标与认知决策指标结合, 探讨运动员选择判断时的内部加工过程, 是眼动研究的又一重要趋势。眼动指标是行为观测指标, 反映的是眼动的外部特征, 若能与认知指标结合, 反映出运动员在快速反应情境中的内部决策特点, 从内部和外部两个方向综合探讨体育运动中认知加工的眼动模式, 眼动研究将更加深入。但在结合中, 要解决好眼动与认知决策过程的同步测量问题。眼动仪与反应时记录仪的同步操作, 将是实现指标综合的重要环节。此外眼动仪还在其它领域如:发展心理学、病理心理学、教育心理学等方面有研究应用价值。

5　结语
随着科学技术的日新月异,其应用于心理学的领域也将越来越广泛,眼动仪的设计和制造也将日趋完善,如今各高校建立眼动实验室的热情在逐渐高涨。所以可以预见眼动心理学以及眼动仪的应用在未来会有迅速且良好的发展。

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收稿日期: 2008 - 10 - 23
作者简介:徐洁,助教,现执教于安阳师范学院教育科学系。