教程学术eye movement research reviews-陈清源

1、EYE MOVEMENT RESEARCH REVIEWSA Magic Science to Explore the Mystery of the Window on MindGraduate Student InLabCHEN QINGYUAN角膜前房（包含水状液）瞳孔虹膜后房睫状小带睫状肌悬韧带晶状体视网膜脉络膜(不透明)巩膜玻璃体玻璃体管中央凹视神经乳头视神经视网膜血管眼球壁纤维膜血管膜视网膜脉络膜（供给营养）睫状体虹 膜（控制瞳孔扩展）光感受细胞（锥状/棒状细胞）双极细胞和其他细胞节状细胞眼内容物房水晶状体玻璃体SCHEMATIC DIAGRAM OF THE HUMAN EYELa

2、teral rectus 外直肌(supplied by Abducens nerve)Medial rectus 内直肌(supplied by Oculomotor nerve)Inferior rectus下直肌 (supplied by Oculomotor nerve)Superior rectus上直肌(supplied by Oculomotor nerve)Inferior oblique下斜肌(supplied by Oculomotor nerve)Superior oblique上斜肌(supplied by Trochlear nerve)Extraocular Mus

3、cles (EOM)Each eye has six extraocular muscles (EOM) that bring about the various eye movementsEOM Bring About Eye MovementLateral rectus 外直肌Medial rectus内直肌Inferior rectus下直肌Superior rectus上直肌Inferior oblique下斜肌Superior oblique上斜肌Definition of Eye MovementEye movementsare a behavior that can be mea

4、sured and their measurement provides a sensitive means oflearningabout cognitive and visual processing.(Scholarpedia, 2007) Eye movementis thevoluntaryorinvoluntarymovement of theeyes, helping in acquiring, fixating andtrackingvisual stimuli. It may also compensate for a body movement, such as when

5、moving the head. (Wikipedia, 2009) Types of Eye MovementFixation注 视Saccade眼 跳PursuitMovement平滑追随运动(Young & Sheena, Survey of eye movement recording methods, 1975)Miniature eye movement, or fixation movements, include a variety of motions which are generally less than 1 deg in amplitude and occur dur

6、ing attempted steady fixation on a target.Saccade eye movements are the rapid conjugate movements by which we change fixation from one point to an other voluntarily.Pursuit, or slow-tracking, movements are conjugate eye movements used to track slowly moving visual targets in range of 1 to 30 deg/sec

7、.Drift飘 移Tremor震 颤Involuntary saccade不随意眼跳动注视的目的是将眼睛的中央凹对准某一物体。眼跳的功能是改变注视点，使下一步注视内容落在中央凹附近。特点2眼跳动的速度很快。特点1双眼的每次跳动几乎完全一致Saccade Latency眼跳潜伏期眼球随运动目标的连续运动，只有追踪运动目标的过程中产生。Open loopPursuit 开环追随Closed loopPursuit 闭环追随（From a study of speed reading made by Humanistlaboratoriet, Lund University, in 2005. Da

8、ta are recorded using an SMI iView X 240Hz video-based pupil-corneal reflex eye tracker.）This is an example of a persons eye movements as the text is being read. It shows the typical patterns found in eye movement during reading, including the fact that not all words are fixated, some words receive

9、more than one fixation and some saccades go back in the text, referred to as regressions.Eye Movement Recording Methods1234 观察法机械记录法光学记录法电流记录法（20世纪90年代以前的眼动记录方法）1、用一面镜子观察被试，主试站在被试的后面（Landolt,1891）2、窥视孔法：在阅读材料中挖孔（Miles,1928）3、装有镜子的小型头盔（Freemanm,1916）4、显微镜观察眼睛中的小血管（Ohrwall,1912）直接观察法后像法1、使被试产生一个清晰的后像即

10、参考标志，让被试注视格子纸幕（Helmholtz,1925）2、被试注视一个狭长开口的中间一点，在下场开口两端的后面各放置一只闪光灯泡，两个灯泡间隔闪烁，后项似乎互相换位，幅度分析3、暗室中微光照射物体，旁边有很强一小束光线，被试注视物体后关光，产生后像（Landolt,1891）4、闪光灯，光间断，光带后像分析（Lamansky,1869）1、利用角膜为凸状的特点：通过杠杆/气动橡皮囊方法记录（Ohm,1914/Cord,1927）2、使用小型环状物：环状物与细杆/线连接，借此记录（Delabarre,1898/Huey,1908）小镜子装在铝制环上进行反光投射（Orschansky,190

11、8）1、利用反光法记录/镜子/隐性镜片/橡胶吸盘带镜子反射2、普通照相法鱼电影电视摄像法/影片上卷记录横纵变化/角膜上点白色颜料/两滴汞参照记录/记录两条血管3、角膜反光法/光记纹鼓4、光电记录法/记录放大光电电流1、电流记录法/眼球运动产生生物电，角膜与视网膜新陈代谢不一样产生电位差，记录基准电位和测量差（Ford et al.,1959）2、电磁感应法/将被试德眼睛麻醉，吸附一个装有探察线圈的隐性镜片，线圈存在感应电压，通过电压检测精确测量。（Collewijn et al.,1975）Eye Movement Recording Methods and Apparatus光学记录法美国应

12、用科学试验室ASL504型501型加拿大SR公司Eyelink2000瑞典Tobii公司Tobii眼动仪法国Metrovision公司MonVog1/2美国Fourward Optical Technology公司第六代双普金野眼动仪德国SMI公司HED/RED/Hi-Speed美国LC公司Eye gaze communication system电流记录法法国Metrovision公司Model Mon EOG电磁感应法荷兰SKALARSclera Search Coils System美国应用科学试验室ASL504型501型 加拿大SR公司Eyelink2000 美国应用科学试验室ASLE

13、YELINK 德国SMI公司HED/RED/Hi-Speed WEBSITES ABOUT美国应用科学试验室ASLEYELINK 美国应用科学试验室ASL504型501型 fMRIMEG加拿大SR公司Eyelink2000 德国SMI公司HED/RED/Hi-Speed EYE MOVEMENT SIGNALS求平均法指对采样数据随时间求其平均值。如果前后数据没有变异或变异很小，则该数据属于同一注视点，可将该信号继续累加求平均。1差分法假设眼动数据的采样频率恒定，通过连续的两个样本就可计算出眼跳速度，如果眼跳速度超过某个阈限值，即作为一个眼跳信号。2眼动轨迹图眼动时间眼动方向和距离眨眼频率和瞳

14、孔大小眼跳潜伏期注视时间眼跳时间回视时间追随运动时间眼动次数(Koji, Minoru,et al., 2001)(Minoru, Koji, et al., 2002) EYE MOVEMENT SIGNALS总注视次数注视持续时间注视次数注视点序列第一次到达目标兴趣区的时间衡量搜索效率的指标，与现实区域布局和任务相关反映提取信息的难易程度反映区域重要程度注视点在兴趣间的转换特定目标区域的布局相关 EYE MOVEMENT SIGNALS EYE MOVEMENT IN READING早在1879年，巴黎大学的Emily Javal教授发现，人们阅读印刷品时视线除进行平滑扫视外，同时还存在一

15、系列的停顿和跳动。这一发现启迪了随后对阅读过程中的眼动行为的研究(Delabarre,1898; Huey, 1908)(Bouma & deVoogd,1974; ORegan, 1980; DenBuurman,Boerseman,et al.,1981)Reading Time Method阅读时间法DecisionMethod任务判定法NamingMethod命名法 READING RESEARCHReading Time Method阅读时间法Immediacy Assumption即时加工假说(Just,1980)Eye-Mind Assumption眼-脑假说(Carpenter

16、,1980)Eye Movement Method眼动记录法Window Method开窗口法问题：如何圆满解释用眼动记录法获得的数据，使其客观地反映阅读理解过程。移动窗口法固定窗口法累积窗口技术指定法(McConkie,1975)(Aaronson and Ferres,1984)(可以进行回视)(鼠标光标指示)指要求被试对某一个问题迅速作出判断，通过考察反应时来分析被试的心理加工情况。DecisionMethod任务判定法Lexical Decision Method词汇判定法 (Gordon,1983)Recognition Method再认法(McKoon and Ratcliff,1

17、986)NamingMethod命名法 READING RESEARCH EYE MOVEMENT IN READING注视的研究注视广度的研究眼跳的研究有节奏的阅读与有节奏的眼动边缘视觉的研究( Arnold and Tinker,1939)( Luckiesh and Moss,1941)( Bell and Weir,1947)(Buswell,1937)(Grone, 1942)横排版和竖排版研究(Thinker, 1958)OthersEYE MOVEMENT SIGNALS IN READING基于字/词的分析单一注视时间首次注视时间凝视时间总注视时间眼跳距离眼跳时间眼跳与凝视的时

18、间关系基于区域的分析回视路径时间重读时间第一遍回视回视次数第一遍阅读时间第二遍阅读时间总阅读时间（Hess& Polt, Pupil Size as Related to Interest Value of Visual Stimuli, Science, 1960)EYE MOVEMENT SIGNALS IN PICTURE VIEWING看图与阅读相比，前者更是一个不断搜寻探索的过程图画知觉中的重要信息比阅读中的重要信息更直观图画状态下能获得离中央凹更远距离的信息图画观看与模式识别中的平均注视时间要比阅读中的长图画观看的平均眼跳距离也大于阅读时的平均眼跳距离( Yarbus,1967)(

19、 Antes,1974)EYE MOVEMENT IN PICTURE VIEWING12名小学生44名高中生144名成人47名艺术学院学生14名有较多艺术知识其余大多数为大学生200551-16彩色黑白绘画17-22花瓶和碟子23-30家具及艺术设计31-35雕塑或博物馆中的展品36-39花毯和布的图案设计40-47建筑和内部设计48-50海报51-55几何图形、侧面剪影、轮廓画( Buswell,1935)EYE MOVEMENT IN PICTURE VIEWINGTwo patterns of perception两种知觉模式: 一种是查询模式；另一种是一系列持续时间较长的注视通常集中

20、在图片中的一小部分区域。 1随着一个人看一幅画的时间的增加，注视停留时间也相应增加。较短的时间说明读者进行的简单的视知觉过程，反之有较高级的心理过程。2存在着非常大的个体差异。一般而言，由被试个体德特征引起的注视停留时间的差异比由图画不同引起的注视停留时间的差异要大3颜色对注视位置和注释停留时间的影响比预期的要小。4艺术专业的学生与非艺术专业的学生在眼动模式上存在着一定的差异，特别是在注视持续时间上。艺术专业的学生短。5儿童与成人在观看图片时的眼动模式没有显著差异。6看图片之前的指导语对眼动特征具有显著的影响。7EYE MOVEMENT IN PICTURE VIEWING( Buswell,

21、How People Look At Pictures, 1935)人们在观看图画时，并不是盲目注视图画的，大部分的注视点集中在感兴趣的区域上。( Mackworth and Morandi, 1967)被试在看图画时，眼睛注视的位置相对集中于被评定为信息量大的区域。且眼睛注视位置相对集中不随时间而变化。EYE MOVEMENT IN PICTURE VIEWING(Yarbus,1967)在观察一幅画时，对该画的某些组成部分（element）注视多，对有的组成部分则注视少或不予注视。注视多少并不取决于构成该组成部分的内容多寡。1一幅画中的最亮部分与最暗部分并不一定是最吸引人注意的地方。只要有重要的信息，都会吸引人的注意。2