眼动追踪技术在当前各领域中的应用现状

眼动追踪技术在当前各领域中的应用现状

张倩

天津师范大学 天津市 300000

摘要：日常生活80%的信息是通过眼睛获得的，眼动追踪技术通过对眼球运动的研究来揭示内在的认知过程。该技术已经应用于各领域，例如医学教育和训练、智能教室、脑机接口、自动驾驶、疲劳监测、情感和购买意向等。

关键词：眼动追踪技术，智能交通，精神卫生评估，消费，航空，教育，记忆，医学

1．什么是眼动追踪？

眼动追踪是测量眼睛运行的过程，关注人类或动物看的地方。通过仪器进行图像处理，定位瞳孔位置，获取坐标，并通过一定的算法，测算眼睛注视或者凝视的点，让计算机知道眼睛什么时候看哪里。

2．眼动追踪技术的基础

眼睛是心灵的窗户，日常生活中80%的信息是通过眼睛获得的，通过对眼球运动的研究我们能推断内在的认知过程。眼睛能分辨不同颜色和亮度的光线，并将光信号转变成神经信号传送给大脑。

3．眼动追踪技术的应用

3.1眼动追踪技术在智能交通领域的应用

3.1.1驾驶员危险知觉

驾驶员在交通情境中对明显危险和潜在危险的预测和反应的认知加工过程如下：危险识别，驾驶员预测道路发展变化趋势，驾驶员定义危险的种类，明了自己在危险情境中应该采取何种应对策略，并做好操作反应准备。

3.1.2驾驶员视觉注意

驾驶员的自我调节是工作负荷实时动态平衡的关键，人们为了使初级任务的绩效始终维持在“满意水平”，会持续地调控自己的注意。认知负荷增加会缩小视觉扫描的广度。驾驶员在高认知负荷状态下水平注视分布显著更小，但垂直注视点的分布有所增加，这表明驾驶员通过增加他们的能见距离来适应认知负荷超载。

3.2眼动追踪技术在精神卫生评估中的应用

3.2.1精神分裂症评估

目前，运用眼动追踪技术可以识别精神分裂症患者的视觉加工异常，可以非常准确地（98.3%）区分精神分裂症患者和健康组，眼动检测能在一定程度上反映被检测者的精神状态，对诊断精神分裂症有一定的辅助价值。

3.2.2阿尔兹海默症评估

阿尔兹海默症的典型特征是正常认知功能的显著下降，包括以下方面：视觉空间能力受损；接收和记住新事物的能力下降；对推理，复杂事情和判断能力的下降；口语，阅读和写作能力受损；人格和行为的变化，研究表明阿尔兹海默症患者的反向眼跳潜伏期显著长于健康对照组，即眼动的抑制控制能力受损可能是阿尔兹海默症早期生物学标志之一。

3.2.3创伤后应激障碍（PTSD）症状评估

PTSD是指个体经历、目睹或遭遇到一个或多个涉及自身或他人的实际死亡，或受到死亡的威胁，或严重的受伤，或躯体完整性受到威胁后，所导致的个体延迟出现和持续存在的精神障碍。PTSD个体的高警觉，表现为对创伤相关信息的注意偏向，对创伤相关信息的注意偏向会触发或/和维持一些PTSD症状。

3.2.4抑郁焦虑障碍评估

抑郁症患者的认知加工具有以下特点：注意集中能力低、视觉运动迟缓、思维迟缓等。抑郁症患者在不同眼动范式中均表现出眼动指标异常；眼动追踪技术在抑郁症患者的评估中主要集中于认知功能损害方面；未来可探索抑郁症和其他精神疾病相互鉴别的特异性眼动指标。

3.2.5自闭症评估

自闭症患者的核心症状：社会交往障碍和交流障碍、兴趣狭窄、行为方式刻板重复。眼动追踪与自闭症的早期预警聚焦于社交功能。眼动技术可用于自闭症风险的早期评估：高风险自闭症婴儿的目光注视开始于正常水平，之后逐渐减少，高风险自闭症婴儿目光注视在2–6个月时减少，对后来异常的社交发展起着关键作用。

3.3眼动追踪技术在航空领域的应用及转化

3.3.1飞行员的决策行为

当风速信息不一致时，将航行显示器的风速指示区作为兴趣区，采集注视比率这一眼动指标，结果发现监控飞行员的注视比率高于操作飞行员，复飞决策的注视比率高于降落决策的注视比率，由此可知，飞行员的角色分配影响注视行为，且注视行为可以预测决策行为。

3.3.2单人飞行员驾驶的视觉扫描行为

    单人飞行员对主要仪表盘的注视时间百分比小于双人驾驶员的注视时间百分比，对次要仪表的注视时间百分比大于双人飞行员，对外部视野的注视时间百分比小于双人飞行员。与双飞行员相比，单飞行员的视觉扫描模式更加分散。

3.4眼动追踪技术在消费领域的应用及转化

3.4.1哪种复杂程度的背景会促进消费？

    产品背景复杂性（高，中，低）如何影响场独立和场依存人群的注意和购买意愿？想象你要给朋友买生日礼物，已知朋友想要礼物为钢笔、保温杯、台灯、雨伞和盆栽，自由浏览网页并评定购买该产品的可能性，结果表明场依存被试对背景复杂性更加敏感，高复杂背景会减少他们对文字的注意。

3.4.2人们关注横幅广告的什么内容？

    在网络横幅广告的内容元素对视觉注意的影响以及性别、折扣率和品牌熟悉度对视觉注意的影响的研究中，结果告诉我们广告商可以按照自己的销售策略设计横幅广告的布局。

3.5眼动追踪技术在教育领域的应用及转化

3.5.1教学视频中教师的手势和目光哪个更有用？

    在教学活动中，存在两种社会线索来引导学生的注意：手势引导和目光引导。研究结果表明无论是否有目光引导，手势引导促进学习记忆的保持和知识的迁移，手势更快引导视觉注意，增加对关键内容的注视。

3.5.2教学短视频中插入不同形式的线索对视觉注意和学习效果的影响

观看视频并完成记忆、迁移测试，结果说明图片线索、混合线索促进知识的记忆保持和迁移，是辅助视频学习的有效设计方法。通过此类研究，我们可以给教师的教学提供一些建议，在教学过程中可以穿插一些短视频以此来提升学生的学习效率。

3.6眼动追踪技术在记忆领域的应用及转化

3.6.1具有记忆障碍风险个体的注视偏好

   在学习和测试阶段，被试的任务是观看图片，以新异图片为兴趣区，记录眼动指标（新异观看偏好=新异图片注视时间/总注视时间），实验结果表明年龄越大，新异观看偏好越弱，认知能力越差，新异观看偏好越弱。

3.6.2眼动追踪作为检测伪装记忆受损的工具

   在学习阶段，呈现人脸和场景配对的图片，在测试阶段，让被试判断与当前场景匹配的人脸是否出现，伪装组的人假装记忆受损，控制组的人尽可能表现得好。眼动指标采用注视时间比例，结果表明当目标出现时，即使假装忘记，依然会更多的注视目标面孔，也即是假装骗不了眼动技术。

3.7眼动追踪技术在医学领域的应用及转化

3.7.1影像科医生

   在一项探讨快速查看对肺结节搜查的影响的实验中，与掩蔽预览条件相比，场景预览导致更快的搜索速度和更少的注视，也就是最初的场景预览可以通过特定专业领域专业知识知道眼动行为。

3.7.2临床护理

    在低血压休克的模拟场景中，考察护理人员对病人病情恶化相关线索的加工，护理人员（2年以上临床经验，2年以下临床经验），被试40人，让护理人员观看志愿扮演病人的视频，发现病人病情恶化的线索，并采取相应行动，行为正确便得分，结论为未注视会导致被试错过重要的线索，并限制其行为决策。

4.结语

作为一种研究工具，眼动追踪技术之所以受到各个领域的专家的认可和使用，与其优点密不可分。首先，眼动追踪是无创的；其次，数据是在自然场景下执行任务时收集的；再者，有些眼动仪十分方便，有些便携式的可以直接在户外场景中进行眼球运动的追踪；最后，加入该技术解决适当问题，能提高相关研究的认可度。希望我们不断了解眼动追踪技术，提出很好的科研问题，利用这门技术去并解决问题。