技術應用 | 眼動追蹤技術的應用

2021-02-24 教育技術學

眼動研究可追溯到 100 多年前,其產生於心理學領域,現已在眾多領域廣泛應用並產生了較高水平的研究成果,如廣告學、醫學、教育學及傳播學等。眼動研究到了中世紀才開始真正使用儀器進行眼動測量,而眼動跟蹤概念則在20世紀30年代產生,到20 世紀中期,隨著光學傳感器技術、計算機、信息技術的不斷進步,眼動跟蹤技術才得到快速發展。1970年我國開始對眼動技術進研究,天津師範大學、中科院等單位開展了大量研究並取得一系列研究成果。眼動分析法在教育技術領域應用尚處於起步階段,研究內容主要有:眼動追蹤是一種即時測量方法,通過檢測眼球運動過程中的特性,記錄眼動軌跡,從中提取分析諸如眼跳、注視次數、注視點和瞳孔大小等指標,進而從微觀層面揭示個體的內在認知過程。運用眼動分析的關鍵在於針對不同的研究目的選取恰當、有效的眼動指標,否則會丟失研究過程中有價值的數據信息,導致數據分析和研究討論泛泛而談。常用的眼動指標有注視、眼跳、瞳孔直徑、回視和眼動軌跡。在眼動分析過程中,採用單一指標往往難以實現研究價值,應該選擇不同的指標深入分析。研究者在採用眼動分析法時,往往會根據自己的實驗目的和特點選取若干眼動指標,採用合適的數據分析方法進行科學嚴密的探究。傳統的眼動測量方法包括觀察記錄法、機械記錄法、膠片記錄法等。隨著攝像技術、紅外技術和微電子技術的發展,一些新的眼動記錄技術相繼產生。當代的眼動記錄方法包括電流記錄法、探查線圈記錄法、基於瞳孔和角膜反射的視頻記錄法及紅外線普金野圖像跟蹤法等。眼動追蹤系統主要分為侵入式(Inside-out)和非侵入式(Outside-in)兩種類型。其中,侵入式眼動追蹤系統需要安裝能鎖定眼睛的微型攝像機,用戶戴上特製的設備(眼鏡/頭盔)或使用頭部固定支架,攝像機拍攝從瞳孔和眼角膜反射的紅外線連續變化情況,連續記錄眼球視線變化數據。這類穿戴式系統對用戶行為影響較大,但其不易受頭部運動幹擾且視線方向檢測精度較高;非侵入式眼動追蹤系統首先要利用一個或多個攝像機拍攝記錄人眼或臉部圖像,再利用軟體進行圖像處理與分析,得到眼部特徵和視線參數,然後根據這些數據信息映射模型將人眼特徵參數換算成視線的三維數據,從而估算出視線的方向或落點。這類系統對用戶的幹擾較小,但是用戶頭部不能大幅度移動,可測試的視覺區域小且系統需要常校準。  

目前眼動追蹤技術在教育技術領域的應用範圍有待擴展。隨著眼動儀和學科的發展,眼動分析將不斷拓展範疇,為改善教學程序、提高教學效果提供數據支持。

編輯:獨鍾

參考文獻:汪周,趙向軍,史月.眼動技術在指法教學中的應用[J].軟體導刊,2019,18(12):219-222+226.


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