(最新)眼动跟踪与驾驶行为研究综述

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1、眼动跟踪与驾驶行为研究综述摘要：随着驾驶的日益普及化，对驾驶行为的研究越来越受到重视，并随着眼动的软硬件不断完善，将眼动应用到驾驶行为的研究中成为了可能。本文从眼动跟踪的研究出发，分析了眼动在驾驶行为研究中应用的可行性，并总结近年来应用眼动到驾驶行为的研究，指出在驾驶行为中使用眼动研究的有效性。关键词：眼动跟踪，驾驶行为1.引言眼动测量始于1898年，各个领域的眼动研究从80年代兴起。在过去的应用中，研究者通过使用眼动来洞察人们心理的思想过程和有意识的活动(McKnight&McKnight,1991)。眼动跟踪的研究有着不少优点：可提供对于认知活动的实时测量；可满足心理学研究对于生态学

2、效度的要求等。司机在驾驶过程中80%的信息获取来自于视觉，因此，了解如何利用视觉来获取信息就显得至关重要。视线追踪技术的引入，能对现有汽车驾驶环境人机界面进行视觉定量分析，对司机室内环境及各种仪表的合理布局提供科学可靠的视觉定量测试数据。同时眼动跟踪技术也可用于监控司机的注释状态、眨眼频率和瞳孔大小等指标，有效用于对司机工作负荷的评价。2．基本的眼动跟踪研究2．1基本的眼动模式研究在70年代提出的眼动模式(Haber&Hershenson1973;Young&Sheena1975)主要有注视（fixation）、眼跳（saccade）和平滑追随运动（smoothpursuit）。注视（f

3、ixation）是将眼睛的中央窝对准某一对象的过程。一般注视过程的时间大于100ms。注视的主要作用是获取当前注视点及边缘视野的信息，并进行内部加工。注视过程中至少存在3种不同的加工：对当前注视位置进行编码、加工，并对场景进行分类；从当前注视的边缘视野确定下一个感兴趣的区域；计划和准备下一次眼跳眼跳（saccade）是指眼球在两个注视点之间的快速跳动，持续时间为30~120ms。眼跳的功能是改变注视点，使即将注视的内容落在视网膜最敏感的区域─中央窝附近，以形成网膜上清晰的像。一般认为人们不能从眼跳过程中获取任何信息。平滑追随运动（smoothpursuit）指眼球随运动目标的连续运动，只

4、在追踪运动目标的过程中产生。平滑追随运动的目的是使运动目标的像保持在中央窝区域，它的最大运动速度为30º/秒。在驾驶汽车时，汽车外面的景色是一直在运动的，驾驶者要保持着他们的视线跟踪其他的车、标志和汽车外面的所有物体，这种视线跟踪就是采用了平滑运动。(Manbir&Bryan,2002)。2.2眼动模式的应用眼动模式在应用中研究者往往对以下的一些方面比较感兴趣。(1)注视点数量:总的注视点个数被认为是与搜索绩效相联系的指标。较大数量的注视点表明低绩效的搜索,可能源于显示元素的糟糕的布局。(2)每个感兴趣区域的凝视比率(时间比):被试眼睛注视特定显示元素(设计者感兴趣区域)的时间比例。在此

5、应该分清被试在显示元素上的凝视频次和凝视的时间,驻留时间反映信息提取的难度,频次反映显示区域的重要性。(3)平均注视驻留时间:长注视被认为是被试较困难从显示界面中提取信息。(4)每个感兴趣区域注视点数:此指标与凝视比率密切相联系,可以用来研究不同任务驻留时间下注视点数量。特定显示元素(感兴趣区域)的注视点数量反映元素的重要性,越重要的元素则有更多频次的注视。(5)每个感兴趣区域的平均凝视驻留时间:如果被试在特定显示元素上的凝视较长,则表明显示元素上提取或者解释信息困难。(6)注视率(注视点/s):与注视驻留时间密切相关。与注视时间相比,注视点间的时间间隔明显较短,注视率应该大致与注视驻留

6、时间相反。(7)扫描路径:扫描路径和感兴趣区域间转换概率,表明界面元素布局工效。(8)感兴趣区域凝视数:凝视(同一个感兴趣区域的一连串注视点)常常比单个注视点数量更有意义。(9)无意注视点数量和有意注视点数量:时间较短的注视点(<240ms)是无意注视点,时间较长的注视点(>320ms)是有意注视点,但有待证实。在驾驶行为的应用中V.Anttila（2000）还采集了最长时间的注视点数据，用来分析双语言在标志中的使用。2．3基本的眼动参数（1）眼动轨迹图：将眼球运动信息叠加在视景（visualscene）图像上形成的注视点及其移动的路线图。能具体、直观和全面反映眼动的时空特征，判断各种不

7、同刺激情境下、不同任务调节下、不同个体间、同一个体不同状态下的眼动模式及其差异性。（2）眼动时间：将眼动信息与视景图像叠加后，利用分析软件提取多方面眼动时间数据。包括：注视时间（驻留）、眼跳时间、回视时间、眼跳潜伏期、追随运动时间、注视过程中的微动时间。（3）眼动次数：注视次数、眼跳次数、回视次数。时间和空间位置信息用于分析不同眼动模式，揭示信息加工过程和加工模式（4）眼动方向和距离：在二维或三维空间内考察眼动方向（角度）、眼动方向