眼动追踪技术下的信息设计研究趋势分析_王军.pdf
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1、3.2 信息交互智能化信息交互智能化属于眼动设备的交互范畴,它依托于眼动控制这一交互方式,在信息呈现时,可以利用集成式的眼动仪与不同设计形式的信息模块进行互动,从而提高信息传达时的沉浸感,具备趣味性强、信息识记效率高等特点,目前硬件技术上已经逐步成熟,在软件开发上还有待进一步的丰富。3.3 设计评价智能化设计评价智能化属于诊断的应用范畴,它以眼动实验数据库为支撑,将视觉设计作品的设计形式与数据库中客观的眼动规律进行比较,给出相应的评价分值、修改建议等。它的实现也依靠两个方面:一是眼动分析软件的智能化,不仅要智能地进行数据分析,而且要做到输入与输出的互通性,既可以通过输入作品的眼动数据得到结论(
2、注视轨迹、兴趣区等),也可以依据数据库中的结论,对输入作品的设计形式反向推算可能的眼动数据。另一个方面就是最重要的眼动数据库的搭建。3.4 设计辅助智能化设计辅助智能化也属于诊断的范畴,它依托自身的数据库,将眼动规律转化为辅助工具,在设计过程中给设计师恰当的设计建议(排版、颜色等);它也可以处理庞杂的、重复性的设计任务,智能生成批量化设计作品。除了前文提到的几个方面外,它的实现更需要设计软件开发商与眼动软件开发商的合作。例如当前的鹿班系统,它通过学习大量优秀设计作品,能够根据设计题目智能生成相应作品8,未来如果能够将眼动数据库导入鹿班系统中让其学习,相信它的设计水平也将会进一步提高。总结本文通
3、过对眼动追踪设备的发展路径及趋势与当前的研究应用热点进行比较分析,得出结论:信息设计智能化可能是未来眼动设备在该领域内的发展热点。在此基础上,从设备的诊断与交互两个角度进行论证,提出了未来信息设计智能化的发展趋势:(1)设计评价智能化;(2)设计辅助智能化;(3)信息呈现智能化;(4)信息交互智能化。型的设备特征进行对比,具体如表1。经过上述的梳理,得出以下结论:第一,从眼动数据采集方式的角度分析,设备的数据采集方法从最初的观察记录法、机械记录法等原始方法已经演进至先进的数字视频采集技术,并与计算机技术高度融合。设备采集过程中对被试的干扰性逐步降低,发展至今甚至达到了无干扰的效果,设备也朝向微
4、型化发展,最先进的设备可以集成至笔记本电脑、iPad 等电子产品中。第二,从设备的参数变化上看,由先前的多点标定、机器控制、手动对焦和低采样率演变至当前的任意点标定、应用控制、自动对焦和高采样率,设备的精确度也逐步提高。第三,从实验流程上看,由先前的固定场地、繁杂操作演变为随时随地、即插即用,特别是配套的数据分析软件的研发,极大地降低了不同领域科研人员的使用门槛。如上所述,眼动设备正朝向体积微型化、集成开源化、操作简易化、分析智能化、用途多样化等方向发展。2.眼动追踪在信息设计中的研究应用2.1 眼动追踪在信息设计研究中的应用方式眼动跟踪技术应用极为广泛,因此有必要对其应用方式进行划分。And
5、rew T.Duchowski5将其归纳为两大类,一类是用于诊断(diagnostic),二是作为交互(interactive)。就诊断而言,它能提供用户视觉和注意机制的客观、定量的证据。在诊断性的研究中,需要尽量将眼动仪进行伪装,以便达到对被试的无干扰性。实验过程中,通常是给定被试某种视觉刺激物(刺激物不必根据用户的注视信息进行改变或响应),此时眼动数据将被客观地记录下来,印证被试对于此刺激物注意力或注视点轨迹的所在,探知被试对于该刺激物的注意模式,如对于视觉注意和视觉搜索的相关研究均属于此类。交互式眼动跟踪技术适用范围广泛,如应用于人机交互、视觉显示以及计算机图形学等领域。此类眼动跟踪仪器
6、可以作为一种强大的输入设备,供可视媒体应用的主机所使用。在交互性的研究中,通常将注视和注视尾随作为眼动数据与交互系统的沟通方式。在交互系统的使用过程中,被试可以用眼睛定位光标,通过注视或眨眼实现点击,通过注视尾随实现注视点的持续跟踪,瘫患者利用眼控仪器能够实现与计算机应用的交互。2.2 国内眼动追踪在信息设计中的研究现状将眼动与信息(信息设计)等词作为关键词进行知网检索,得到样本文献654篇,时间跨度为1988-2021,按照文献量进行时间段切分,并进行关键词词频排序,得到各时间段该领域的热点话题,如表2。从表2可以看到,在眼动追踪应用于信息设计领域的早期阶段(1988-2010),学者们更注
7、重探究信息输入后的加工过程,如信息的加工与整合方式、记忆等,在中期阶段(2011-2018)更多的开始关注注意偏向问题,研究涉及范围也更广,出现了如人机交互、界面设计、用户体验等新的词汇,相较之前,应用性增强。在当前阶段(2019-2021),人机交互、驾驶安全、视觉搜索和复杂信息系统界面等词逐步成为新的热点,人机交互成为重点关注领域,对于信息设计的眼动研究也逐步从信息加工过程转向输入过程,开始探究人的视觉规律。2.3 国外眼动追踪在信息设计中的研究现状笔 者 采 用WOS数据库进行2011-2021年文献检索,经过去噪后,共得到相关文献415篇,将时间分为2011-2015、2016-202
8、1两个时间段,采用知识图谱工具CiteSpace进行关键词词频可视分析,绘制结果如图1。从上图可以看到,在2011-2015年时,该领域关注的热点词汇是视觉注意、行为、选择、理解、捕获、感知等。在2016-2021年,除了上述词汇外,决策、判断、模型、认知负荷、策略、记忆等词词频上升。对此进行分析,在2011-2015年段,学者们主要探讨了信息的加工过程。而随着研究的深入,开始逐渐转向构建信息感知认知模型、决策与判断等输出阶段的问题。如Jella Pfeiffer等6以实体商店和虚拟现实购物环境为实验场所,在2020年利用基于眼动追踪的机器学习技术对信息搜索行为进行分类。此外值得注意的是,在2
9、016-2021年段图形边缘处,形成了以EEG为代表的新连结点,涉及到脑机、眼机接口等词汇,这可能是未来研究的新兴领域。Kaori Suefusa 和 Toshihisa Tanaka7在2017年对视觉刺激脑机与眼动追踪做了比较研究,对脑机接口(bci)与眼球跟踪接口(eti)在界面性能上进行了详细比较,为未来眼机接口设备的界面设计提供了建议。2.4 眼动追踪在信息设计中的研究脉络分析通过上述分析,眼动追踪在信息设计中的研究可以总结为三个阶段,分别是原理探究阶段、广泛应用阶段和模型构建阶段。其中,原理探究阶段重点关注信息的加工与整合方式、视觉注意机制、感知行为、认知理解等原理性问题;广泛应用
10、阶段开始在不同信息设计案例中进行眼动研究,重点探究不同信息设计与视觉规律、决策判断之间的关系;模型构建阶段则开始对不同视觉规律、眼动数据进行建模,并结合机器学习、深度学习等计算机技术进行智能化探索。3.信息设计智能化趋势分析3.1 信息呈现智能化信息呈现智能化属于眼动设备的交互式应用,也就是可以根据不同用户、不同刺激材料进行合乎人类眼动规律的信息设计呈现。其实现主要依靠两个方面:一是眼动追踪设备集成至设计的视觉呈现端,二是拥有庞大的不同年龄层、健康层、文化层被试的眼动数据,这些数据包括视觉负荷模型、感知与搜索规律、用户体验与评价、不同设计形式刺激物的可用性量化测试等。针对第一点,当前Tobii
11、公司Tobii Tech单元已经实现眼动设备在笔记本电脑中的集成与USB外设产品的开发,并且具有一定的开源性。针对第二点,目前各种眼动研究已经产生了大量的实验数据,但却缺乏系统性的梳理和相关数据库的搭建,因此有必要对相关工作进行持续跟进研究,查漏补缺,为信息呈现的智能化提供必要的大数据支撑。眼动追踪技术下的信息设计研究趋势分析ANALYSIS OF INFORMATION DESIGN RESEARCH TRENDS WITH EYE TRACKING TECHNOLOGY引言随着技术进步与大数据的迅猛发展,信息变得更广阔、更多维、更深度、更自然1,这也导致了信息焦虑等问题的出现。如何高效、准
12、确地传达信息是信息设计研究的重点和难点,而信息设计如何适应新时代的信息特点,是广大研究者重点关注的问题。眼睛是人类获取各种外部信息所使用的最主要器官2,它通过有规律的眼动实现对各类信息的捕获。眼动追踪技术的发展使得客观准确地监测这一过程成为现实。1.眼动追踪技术发展现状1.1 国内外眼动设备发展概况眼动仪是一种较为复杂的精密仪器,国外在20世纪初就已经开始眼动仪的研究,其经历了机械记录、光学记录等阶段3,目前已发展得较为完善。国内的研究在20世纪80年代末起步,发展十分迅速。全世界有着几十家眼动仪生产厂家,综合考虑近年来研究使用设备发文量、产品迭代速率等因素,本研究选取Tobii、SR Res
13、earch、ASL三家公司不同时期生产的眼动仪产品进行性能比较,具体信息如下:(1)Tobii公司:Tobii公司于2001年成立,其产品在中国市场反响良好,很多知名公司和著名高校都采用其设备开展研究。目前Tobii产品共有三个业务单元,分别是Tobii Pro(科研市场)、Tobii Dynavox(辅助技术市场)、Tobii Tech(开拓性市场)。(2)SR Research公司:加拿大SR公司是最早研制眼动跟踪系统的厂家之一,它进入中国市场二十多年,其Eyelink系列眼动仪产品是目前国内外科研应用最为广泛的眼动产品之一4,优势是具备高采样率。(3)ASL公司:ASL是由M.I.T科学
14、家于1962年创立的眼动追踪设备开发公司,是人眼运动和瞳孔动力学检查的先驱。它于1974年开发出第一个基于视频的眼部追踪器,并且是第一家开发头戴光学、眼头集成、光图光学、磁头跟踪、辅助远程光学等具有行业标准性功能的公司,具有极其深厚的眼动追踪设备开发历史。1.2 眼动追踪设备的功能演进笔者将上述资料进行整理,按照采集眼动数据的方式划分为3个阶段,按照与计算机结合程度的差异划分为2个类型,然后对各阶段、各类基金项目:1.教育部产学合作协同育人项目“复杂数据下信息可视化设计实验教学改革与实践”(202101361017);2.中央高校基本科研业务费专项基于用户认知的大数据可视化艺术设计评测方法研究
15、(212274024);3.国家社科基金艺术学面上项目“中国艺术设计产业核心能力评价与培育研究”(18BG137);4.武汉理工大学 2022 年度自主创新研究基金自由探索项目 基于眼动实验的地铁施工预警界面可用性评测与优化设计(225216004)。作者简介:王军,武汉理工大学,副教授,研究方向:视觉传达设计张志海,武汉理工大学,硕士研究生,研究方向:信息可视化设计参考文献:1 鲁 晓 波,卜瑶 华.信息设 计 的 实 践 与发 展 综 述 J.包 装 工 程,2021,42(20):92-102+12.DOI:10.19554/ki.1001-3563.2021.20.008.2 韩玉昌.
16、眼动仪和眼动实验法的发展历程 J.心理科学,2000,(04):454-457.3 石建军,许键.眼动跟踪技术研究进展 J.光学仪器,2019,41(03):87-94.4 徐静俭.对 Eyelink 和 Tobii 两种眼动仪测量性能的比较实验 D.华东师范大学,2009.5 ANDREW T.Duchowski.眼动跟踪技术:原理与应用(原书第二版)M.北京:科学出版社,2015.6 Jella Pfeiffer,Thies Pfeiffer,Martin Meiner,et al.Eye-Tracking-Based Classification of Information Searc
17、h Behavior Using Machine Learning:Evidence from Experiments in Physical Shops and Virtual Reality Shopping EnvironmentsJ.Information Systems Research,31(3):675-691.7 Kaori Suefusa,Toshihisa Tanaka.A Comparison Study of Visually Stimulated BrainComputer and Eye Tracking InterfacesJ.Journal Of Neural
18、Engineering,2017,14(3).8 季然,杨敏.阿里“鹿班”系统的出现对本科视觉传达设计专业教学的影响 J.北京印刷学院学报,2019,27(04):84-86.DOI:10.19461/ki.1004-8626.2019.04.022.表1 眼动仪功能、参数、操作流程对比表 表2 1988-2021热点词词频统计 图1 2011-2015、2016-2021年关键词词频图 图2 信息设计智能化分析架构图文:王军 张志海文章编号:1007-4759(2023)01-0124-02摘要:目的:以眼动追踪技术发展及其在信息设计领域中的研究与应用为主线,对其发展脉络、研究热点、趋势进行
19、分析。方法:结合文献梳理、知识图谱等方法,分别从设备端与应用端出发,分析眼动追踪技术的发展与设备演进之间的内在联系。结果:通过对设备端与应用端研究热点的交叉分析,得出二者的融合点是信息设计智能化。结论:未来该技术的应用将围绕智能化展开,信息设计研究趋势为信息呈现智能化、信息交互智能化、设计辅助智能化、设计评价智能化。关键词:眼动追踪技术;信息设计;智能化;设计趋势Abstract:Objective:To analyze the development context,research hotspots and trends of eye tracking technology and its
20、 research and application in the field of information design.Methods:With literature review,knowledge graph and other methods,the internal relationship between the development of eye tracking technology and the evolution of equipment is analyzed from the device side and the application side respecti
21、vely.Results:Through the cross analysis of the research hotspots on the device side and the application side,it is concluded that the convergence point of the two is information design intelligentization.Conclusion:It is proposed that the application of this technology in the future will focus on in
22、telligentization,and four information design research trends are proposed:information presentation intelligentization,information interaction intelligentization,design assistance intelligentization,and design evaluation intelligentization.Keywords:eye tracking technology;information design;intellige
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