[技術分享] 眼動追蹤中的瞳孔大小計算

2021-02-22 眼動之家

瞳孔大小在某些應用研究中多有關注,譬如在交通研究中反應疲勞、認知加工過負荷等問題。儘管瞳孔大小還受到許多幹擾變量的影響,譬如亮度、飢餓狀態、健康狀況等,但還是有一些研究在用這個指標來說明問題。


瞳孔大小這個指標目前在眼控應用上有所體現,譬如,駕駛中檢測瞳孔大小,當疲勞或者睏倦時瞳孔縮小,這個時候實時提醒司機,可以有效避免交通事故。

瞳孔大小有一定價值,那麼,如何來計算,能不能精確計算?常規的眼動數據導出的瞳孔大小,譬如EyeLink設備導出的瞳孔大小某個數值1250,到底代表了什麼?

仔細看了一下manual和論壇的介紹,發現對瞳孔的認識存在一定的誤區,以下學習可能對新手會有一些幫助:

1,EyeLink導出的瞳孔數據是哪一種,可以自己設定,一個是面積一個是直徑。需要注意的是,這裡是沒有有效單位的,只是一個arbitrary unit(相對值?)。譬如記錄的面積,表示的就是在一定閾限下某個設定的顏色覆蓋在瞳孔上的區域,與pixel有一定的關係。而直徑則是面積的平方根乘以某個係數。

2,只是相對值的瞳孔大小是否精確呢?答案,不精確。瞳孔大小沒有考慮PFE(pupil foreshortening error)。只有當眼睛不動時,相機正對著她,這個大小才是精確的,在眼跳的過程中,盯著不同的位置,被記錄的瞳孔實際是壓扁的,而這個誤差可以達到10%左右。

3,如果牽涉到刺激位置不固定,或者眼睛需要大幅度移動的,而且沒有任何位置的平衡。這個時候,用眼動儀導出的原始瞳孔大小顯然是不精確的。

4,如果要考慮PSE或者根據自己的方法來矯正,可以參考以下文獻:

Gagl, B., Hawelka, S., & Hutzler, F. (2011). Systematic influence of gaze position on pupil size measurement: analysis and correction. Behavior Research Methods, 43, 1171-1181

Hayes & Petrov (2015). Mapping and correcting the influence of gaze position on pupil size measurements.

5,如何將相對的瞳孔大小轉化成物理尺寸,譬如瞳孔是多少mm。以下方法可以嘗試,譬如,在實驗前或後做一個baseline,做一個fake eye,譬如畫一個8mm 的dot作為瞳孔,進行追蹤,追蹤的結果假設是直徑1250。如果真實實驗中記錄的是直徑為1000,那麼,線性換算一下,這個時候瞳孔的大小則是8*1000/1250。

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