Pro Lab软件的眼动追踪统计指标介绍

Tobii Pro Lab Screen based projects

了解Pro Lab眼动追踪统计指标的含义

在Pro Lab软件中,"metric" 的定义是能够从记录的眼动数据中获得的不同统计指标。这些统计指标可被导出为不同类型的表单/文件格式,用于整体数据情况的概览和汇总统计数据的提取,或整理数据导入R或SPSS等统计学软件进行进一步处理。

为了获得最佳实践,除了以自然搜索为主的研究项目,研究用到的眼动统计指标都应在实验设计计划阶段确定好。这样你才能在软件中选择正确的工具,进而对数据分析阶段要投入的时间和资源进行准确的预估。举个例子,如果你的分析软件中无法直接导出某个统计指标,你仍然能够通过导出基本记录数据并使用其他软件(如,Excel或Matlab)对该指标进行统计计算而获得结果。尽管这个过程会增加时间成本和对相关脚本知识资源的需求。

 

Pro Lab使用以下记录数据来计算统计指标:

  • 眼球运动状态和事件(如,注视和眼跳指标)
  • 被试的行为(如,按键和鼠标点击)
  • 刺激(材料)和 snapshot 事件(如,刺激材料呈现的开始和结束时间)
  • 同步记录的信号和事件 (如,皮肤电统计指标和同步事件)

    这种数据可按独立变量筛选来导出:

  • 被试变量和被试组
  • AOI标签和AOI组

时间区间和事件统计指标

这一类指标可对眼动记录中的非眼动相关行为或刺激材料情况进行统计。

事件是记录过程中识别相关行为发生瞬间的标记。事件可由Pro Lab软件自动创建 (RecordingStart/Stop, ImageStimulusStart/Stop, sync events),也可以由研究人员/数据分析员在记录过程中或事后创建(自定义事件)。事件包含一个与之相关的时间戳,即事件标记生成的准确时间点。这些时间戳仅对事件的发生进行简单的标记,是一个时间点而不会包含持续时间,因此可对其进行数量统计。当两个事件彼此相关,如开始和结束标记,他们就构成了一个时间区间。

可用的事件相关指标:

  • 计数(Number): 一个时间区间内发生的自定义事件的数量。
  • 首个事件发生时间(Time to first event): 从时间区间开始到发生第一次自定义事件所用的时间。

时间区间是记录的一部分,由开始和结束时间来定义。时间区间可识别跨越一定时间的重要事件情况。时间区间的概念是Time of Interest(TOI)概念中必要的组成部分。当你创建了一个自定义TOI来提取你需要分析的那部分数据时,你可以通过选择记录中或事后创建的开始和结束事件来决定TOI的开始和结束点。每次这些事件发生,即一个开始和一个结束事件将会生成一个时间区间并叠加到一个单独的TOI中。和事件一样,时间区间可由系统或由研究人员通过自定义TOI来创建。时间区间可以按数量来统计(例如可以通过统计开始事件的数量来考察该事件发生的次数), 也可以按持续时间来统计。

 可用的时间区间统计指标: 

  • 持续时间(Duration): 从事件开始到事件结束所消耗的时间
  • 开始点(Start): 时间区间开始事件发生的时间点

点击指标

根据记录期间执行的鼠标点击交互来计算的指标。

点击被定义为两个事件的组合,第一个是参与者按下鼠标的主要(左或右)按键的时刻,第二个是当他或她再次释放它时。这两个事件记录为'MouseEvent Down,Left'+'MouseEvent Up,Left',如果鼠标左键设置为主按键,或'MouseEvent Down,Right'+'MouseEvent Up,Right',如果鼠标右键被设置为主按键。

只有当两个事件都发生在AOI(或使用组标签时的AOI组)并且在TOI内发生'MouseEvent Down'事件时,才会计算Pro Lab中的点击。这样的点击具有'MouseEvent Down'事件的时间戳和空间坐标。

 

可用的统计指标和重要概念:

 

  • 计数(Number): 在一个时间区间和目标AOI中的点击次数。
  • 完整点击(Whole Click):点击开始并在AOI和TOI区间内结束。
  • 非完整点击(Partial Click):点击在AOI和TOI区间之外开始或结束。

 

注意:部分点击指标统计仅限于点击在TOI内开始的情况,即,在TOI区间中发生MouseEvent Down,Left或MouseEvent Down,Right事件。

如果MouseEvent Down和MouseEvent Up事件之一发生在AOI之外,它将不包含在Pro Lab的指标统计内。

 

注视与眼跳统计指标

此类统计指标是基于眼动行为的统计分析,具体来说,包含了慢速眼动,注视,快速眼动或眼跳。这些统计指标是基于Tobii Pro Lab软件中的眼动数据过滤器的不同设置预处理后的数据。

注意:如果你将过滤器设置为原始数据,每个眼动数据采样点将被当作一个注视点。

 

注视的定义是眼睛在一定的时间内保持相对静止状态,使中央窝视觉稳定在某处以便于视觉系统能够获得该事物的细节信息。在Tobii Pro Lab软件中,注视是由若干个连续Gaze Point组成的,这些Gaze Point的预估角速度低于I-VT眼动数据过滤器设置的基准值。

由于注视点是由多个Gaze Point构成的,而每个注视点都有一个开始点和结束点,且都带有一个时间戳,因此我们能够统计出每个注视的发生时间点和持续时间。注视点在屏幕/刺激材料中的位置由独立的空间坐标来表示。

可用的统计指标和重要概念:

  • 计数(Number): 在一段时间区间内或一个目标Area of Interest(AOI)内出现的注视点数量。
  • 持续时间(Duration): 构成一个注视点的首个采样点与最后一个采样点之间的持续时间。
  • 首次进入时间(Time to first fixation): 从时间区间开始时间到第一个注视点出现在目标AOI所用的时间
  • 首个注视点(First fixation): AOI中的第一个注视点。
  • 完整注视点(Whole fixation): 在时间区间内构成注视点的所有采样点,例如,注视点的开始和结束均在TOI内。
  • 非完整注视点(Partial fixation): 在TOI外的构成注视点的部分采样点。例如,注视点的开始或结束在TOI外。

注意: 在计算注视点统计指标时,Pro Lab不会区分完整和部分注视点。

 

 

眼跳是一种被用于将中央窝视觉从一点快速移动到另一点的眼动行为。这种行为具有快速的初始加速度直到眼睛的移动角速度达到峰值。在达到峰值后开始减速直到眼睛到达目标位置。在Tobii Pro Lab软件中,一个眼跳是由若干的原始数据采样点组成的,这些采样点的角速度高于I-VT过滤器中设置的基准值。

与注视相似,眼跳也是由多个采样点组成的,并且每个眼跳也具备一个带有时间戳的开始点和结束点,因此我们可以统计出眼跳行为的数量和持续时间。眼跳的位置由两个空间坐标来表示,开始位置是在眼跳发生前注视点的中心坐标,结束点是跟随眼跳的下一个注视点的中心坐标,在这两个位置之间,也可以检验每个采样点的角速度并考察在哪一个点达到了峰值。

可用的统计指标与重要概念:

  • 计数(Number): 在一个时间区间和一个目标兴趣区(AOI)内发生的眼跳数量。
  • 角速度峰值(Peak velocity):眼跳过程中角速度的最高值。
  • 幅度(Amplitude): 眼跳发生前的注视点中央位置到眼跳发生后第一个注视点中央位置的距离。
  • 方向(Direction): 从眼跳开始到眼跳结束的直线与眼跳在屏幕(或有效显示区域)中的水平方向移动的开始点之间直线的绝对角度值。这些指标以单位圆为坐标系,0度位于右侧角度按逆时针方向增加。
  • 延迟(Latency): 延迟是指TOI开始到首个眼跳之间的时长,单位为毫秒。
  • 首次眼跳(First saccade): 目标AOI内发生的第一次眼跳。
  • 入眼跳(Entry saccade): 目标AOI内的第一个注视点出现之前的那次眼跳。
  • 出眼跳(Exit saccade): 目标AOI内最后一个注视点之后的那次眼跳。
  • 完整眼跳(Whole saccade):是指发生和结束均在TOI内的眼跳。
  • 非完整眼跳(Partial saccade):是指开始或结束发生在TOI外的眼跳。

    注意: Pro Lab在计算眼跳统计指标时仅使用完整眼跳作为统计依据,例如AOITOI内的眼跳数量。

 

访问和扫视统计指标

此类指标可用于对AOI的整体观察行为和视觉注意的考察。这些指标衡量了与某个AOI相关的整体眼动行为。

访问Visits的定义是在AOI内的第一个注视点开始与AOI内最后一个注视点结束(出眼跳之前)之间的这部分眼动数据(包含数据丢失的情况)。

可用的统计指标与重要概念:

  • 计数(Number): 发生在一段时间区间且针对一个目标兴趣区(AOI)的访问次数。
  • 持续时间(Duration):AOI的首个注视点的开始到AOI的最后一个注视点之间的持续时间。

 

扫视Glances(ISO 15007-1)的定义是进入AOI之前的最后一个注视点(包含入眼跳)与AOI内的最后一个注视点结束(在出眼跳之前)的这部分眼动数据。

可用的统计指标和重要概念:

  • 计数(Number): 发生在一个时间区间的针对一个指定兴趣区(AOI)的扫视次数。
  • 持续时间(Duration):进入AOI前的最后一个注视点的结束(包含入眼跳)到AOI内最后一个注视点的结束之间的持续时间(在出眼跳之前)。

其他重要概念

AOI 相关指标vs. AOI相关指标

根据你的实验设计具体情况,你可能需要计算与刺激材料某个区域相关的统计指标,或需要将刺激材料作为一个整体考察特定时间区间的统计指标。例如,AOI 相关指标——你要统计某个被试者看了某个广告元素多久,或看了说话者的眼睛多久。AOI相关指标与TOI(Time of Interest)的概念是紧密相关的,例如某个时间区间的平均注视时间,无论被试看了哪个具体元素。

AOI相关指标统计的依据是AOI内的元素,非AOI相关指标可以帮你将这些数值与被试整体行为和整个刺激呈现的所有区域建立关联。

基于AOI的统计指标是按照每个AOI对应一个统计指标来呈现的。如果选择的是眼跳统计指标,那么AOI会判断眼跳是否属于“入眼跳”(进入AOI)或“出眼跳”(移出AOI)。然而,如果选择的是非AOI相关指标,那么得到的就是基于整个时间片段计算的统计指标值。例如,非AOI相关的平均注视时间得到的是在TOI发生的所有注视点的平均持续时间,无论这期间被试者看过哪些区域。

事件Events、时间区间Intervals和眼跳Saccade统计指标都是非AOI相关统计指标,而AOI Visits,AOI Glances,AOI Fixations和AOI Saccades如各自的前缀所示,都是AOI相关统计指标。

 

非完整/完整注视点非完整/完整眼跳

本节将介绍Pro Lab软件在处理开始或结束在AOI或TOI以外的注视点或眼跳的方法。

 

Pro Lab软件的注视统计指标涵盖了很多内容,因为它包含了在一个TOI和AOI内所有的注视点。所有的注视点意味着既包含完整注视点(开始和结束都在TOI内),也包含了非完整注视点(始于TOI开始之前,因此我们不知道这个注视点已经持续了多久)。在许多研究类型中,这样的处理方式恰到好处。如果被试的视线停留在一个方向,突然在那里跳出了一个广告,那么被试会看到广告,即使被试没有移动视线触发一个新的注视点。

对于眼跳统计指标,非完整事件的价值就非常低了。如果要计算一个眼跳的峰值,但这个峰值出现在TOI外但剩余部分的眼跳是包含在这个TOI的,那么这个峰值是否要包含在计算中呢?眼跳幅度的计算也存在同样的问题。通常情况下,通过实验设计可以排除这些问题,例如使用一个十字型的空白刺激来限制刺激材料开始呈现时的视线位置。此外,如果你是一名眼动研究人员,你要考察整体和典型的事件,假如有一个20°的眼跳,那么有可能它被时间区间的开始点切掉,现在剩下了8°。

与之相关地,如果一个眼跳事件的开始点和结束点具有某种不确定性,例如注视点/眼跳过滤器生成了一些未知事件(不满足任何眼动行为类型的判断标准),那么我们就无法排除构成该未知事件的采样点其实并不是真正眼跳的一部分的可能性。在这种情况下,如果一个眼跳前后包含非注视事件,那么这个眼跳就不会被纳入分析中。

由于这些因素,在涉及到眼跳的分析中,对眼跳的基准必须有这些严格的限定:

  • 一个眼跳必须发生在一个注视事件之前。
  • 一个眼跳必须由一个注视事件来接续。
  • 一个眼跳必须完全包含在TOI内。

 

此外,一些研究既要考察相同TOI内发生的眼跳,又要包含在该TOI发生的注视。例如,一些研究建议视觉探索是分不同阶段的,早期的定向阶段以大幅度眼跳和短时注视行为为主,然后进入检验阶段,包含小幅度眼跳和长时注间视行为。为了通过有意义的方式开展此类研究,我们需要按眼跳那样严格的定义方式来定义注视点。因此,我们可导出 “完整注视点“,它的定义如下:

  • 一个完整的注视点必须发生在一个眼跳之前。
  • 一个完整的注视点必须有一个眼跳来接续。
  • 一个完整的注视点必须完全包含在TOI内。

 

最后,针对特定AOI的注视点还有一个额外的定义条件,即:

  • 一个完整的注视点必须包含在AOI内。

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