CN108992035A - 一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，属眼动追踪技术领域。使用眼动仪对被试者眼睛进行测试，眼动仪的采样率设定为300～600HZ，实验中被试眼睛与屏幕的距离保持不变，该距离为50～70cm；分别记录左眼和右眼的数据，记录数据为瞳孔直径、注视点位置横坐标值和纵坐标值；去掉扫视和眨眼期间的数据，得到可用数据；通过对左眼和右眼的全部可用数据分别进行平均，将瞳孔大小映射到偏移大小，就构建出相应单只眼睛的样本偏移查找表，从而补偿非常不规则的偏移特性。本发明能显著提高使用眼动追踪装置所得数据的准确性。

Description

一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法

技术领域

本发明属眼动追踪技术领域，具体为一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法。

背景技术

目前的眼动追踪装置（眼动仪），绝大多数是基于视频系统，采用了各种设计，如头戴、塔式安装、显示器安装等，并有各种不同型号和技术规格的产品。这些装置都力求提高眼动数据的准确性。实际上，所有基于视频的眼动追踪装置，都依赖同一种机制来跟踪录制的视频图像中人眼的注视点，并将计算出的瞳中心（即注视点）作为眼睛注视方向的主要指标。该技术通常认为眼睛的“真实”视轴与计算出的瞳孔中心是对齐的，瞳孔的运动可准确表示眼球的运动，由此假定注视点的位置指示了注视方向。实际上，瞳孔大小是会发生变化变化的，而瞳孔大小的变化可能导致计算出的注视点位置与实际注视方向之间产生偏移，从而降低眼动追踪装置数据的准确性。瞳孔大小变化的主要原因是视野内的亮度变化，亮度变化可能导致瞳孔在与运动相关的潜伏期（130-500ms）内大幅度地扩张或缩小。然而，即使将亮度一直控制在一定标准范围内，也会由于其他一些因素而导致瞳孔扩张和收缩。这种现象可能与实验任务相关，如一般的心理负荷，特别是在人机交互中，但也可能与实验任务无关，如独立的情绪过程。另外，场景内容也会影响瞳孔的大小。引起瞳孔大小变化的不同原因之间并不必然相关，虽然瞳孔大小的所有变化都是通过人眼的同一个运动系统实现的。

发明内容

本发明的目的在于为解决现有技术存在的问题，提供一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，以校正注视点位置的偏移，从而提高使用眼动追踪装置所得数据的准确性。

眼动仪的用途是让研究者通过由其分析记录得到的眼动数据来探讨眼动与人的心理认知活动间的关系。本发明方法的目的不是获得疾病诊断结果或健康状况，而是提高使用眼动追踪装置所得数据的准确性，因此本发明方法不属于专利法规定不能被授予专利权的疾病诊断方法。

本发明方法为查找表方法，通过对全部可用数据进行平均，将瞳孔大小映射到偏移大小，构建样本偏移查找表，从而补偿非常不规则的偏移特性。

本发明方法为：1、使用眼动仪对被试者的左眼和右眼分别进行记录，记录数据为瞳孔直径、注视点位置横坐标值和纵坐标值，眼动仪的采样率设定为300～600HZ；实验中被试眼睛与屏幕的距离保持不变，该距离为50～70cm；2、让被试者的眼睛持续注视屏幕中心的注视点，每次测试持续时间为8～12秒，期间屏幕亮度为黑时的停留时间，由黑逐渐变白所经历的时间，屏幕亮度为白时的停留时间，以及再由白逐渐变黑所经历的时间各为测试持续时间的四分之一；重复做5～15次上述测试；对被试者的每只眼睛，逐个检测相应的记录数据，去掉扫视和眨眼期间的数据，得到5～15组可用数据；将各组可用数据中相同瞳孔直径所对应的注视点位置横坐标值和纵坐标值分别求算术平均值，就得到一系列与某一瞳孔直径对应的注视点位置横坐标值和纵坐标值，这样就构成了适用于该眼的偏移查找表；3、再次使用这台眼动仪时，将同一被试眼的瞳孔大小P、注视点位置横坐标值x、纵坐标值y记录下来，然后在偏移查找表中找到同样数值的瞳孔大小P，表中与P对应的注视点位置横坐标值就是注视点位置的水平偏移量∆x，纵坐标值就是垂直偏移量∆y，补偿后的注视点位置横坐标值为X-∆x，横坐标值为Y-∆y。

之所以说表中与P对应的注视点位置横坐标值就是水平偏移量∆x，纵坐标值就是垂直偏移量∆y，是因为在实验过程中，被试眼睛一直在注视着屏幕中心位置，真实注视点位置就是原点，其横坐标值为0，纵坐标值为0。

进一步优化的本发明方法为：眼动仪的采样率设定为500HZ。实验中被试眼睛与屏幕的距离保持为60cm。每次测试持续时间为10秒。重复做9次测试。

所述使用眼动仪对被试者的左眼和右眼分别进行记录，是指两只眼睛同时注视，然后分别记录收集数据。

本发明的有益效果：提供了一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，能补偿非常不规则的偏移特性，显著提高使用眼动追踪装置所得数据的准确性。

具体实施方式

见以下实施例：

1、使用的眼动仪型号为Eyelink 1000,加拿大SR-Research公司生产，显示器型号为Samsung 22’LCD。使用该眼动仪对被试者眼睛进行测试，将左眼和右眼得到的数据分别记录。测试数据为瞳孔直径p、注视点位置的横坐标值x和纵坐标值y。眼动仪的采样率设定为500HZ。实验中被试眼睛与屏幕的距离保持为60cm。2、让被试者眼睛持续注视屏幕中心的注视点，每次测试共持续10秒，期间屏幕亮度为黑停留2秒，由黑逐渐变白为2秒，屏幕亮度为白停留2秒，再由白逐渐变黑为2秒。重复做九次上述测试，逐个检查每只眼睛每次测试的数据，去掉扫视和眨眼期间的数据，到得该只眼睛每次测试的可用数据。对该只眼睛九次测试得到的可用数据中，与相同瞳孔直径p对应的注视点位置横坐标值x和纵坐标值y求其算术平均值，就得到与该只眼睛某一瞳孔直径p对应的注视点位置的横坐标值x和纵坐标值y，对于本实施例的被试左眼，这样的对应关系共有2047个。由于在实验过程中，被试眼睛一直在注视着屏幕中心位置，真实注视点位置就是原点位置，其横坐标值为0，纵坐标值为0，因此上述横坐标值x和纵坐标值y就是注视点位置的偏移量∆x和∆y。左眼的2047个p与x、y的对应关系就构成左眼的偏移查找表。以下是该偏移查找表的头10行，一共有2047行。表中瞳孔数值的单位为微米（mm）。表中偏移量的第一列为水平方向的偏移∆x，第二列为垂直方向的偏移∆y，偏移量数值的单位为像素（px）。

有了该表后，再次使用这台眼动仪时，将同一个被试左眼的瞳孔大小和注视点位置（X，Y）记录下来，然后根据瞳孔的大小在偏移查找表中找到同样数值的瞳孔大小，与该瞳孔大小对应的注视点位置的水平和垂直偏移量（∆x，∆y）就可以找到。补偿后的注视点位置为（X-∆x，Y -∆y）。表中水平和垂直方向偏移量均为负值，表明注视点是向着第三象限偏移的。

使用该表的效果举例：注视点位置（-5209，-7886）为构建上述偏移查找表之后，使用这台眼动仪对同一人左眼的一个测试数据，其对应的瞳孔大小为4870。通过偏移查找表的补偿后，该注视点位置应为（-1275，-1527），水平和垂直的偏移量分别减少为补偿前的24.5%和19.4%。在整体上，偏移查找表可以降低绝大多数的注视点位置的偏移，而且补偿效果较好，偏移量平均可以降低到补偿前的26.0%。

Claims (5)

1.一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，其特征在于：（1）使用眼动仪对被试者的左眼和右眼分别进行记录，记录数据为瞳孔直径、注视点位置横坐标值和纵坐标值，眼动仪的采样率设定为300～600HZ；实验中被试眼睛与屏幕的距离保持不变，该距离为50～70cm；（2）让被试者的眼睛持续注视屏幕中心的注视点，每次测试持续时间为8～12秒，期间屏幕亮度为黑时的停留时间，由黑逐渐变白所经历的时间，屏幕亮度为白时的停留时间，以及再由白逐渐变黑所经历的时间各为测试持续时间的四分之一；重复做5～15次上述测试；对被试者的每只眼睛，逐个检测相应的记录数据，去掉扫视和眨眼期间的数据，得到5～15组可用数据；将各组可用数据中相同瞳孔直径所对应的注视点位置横坐标值和纵坐标值分别求算术平均值，就得到一系列与某一瞳孔直径对应的注视点位置横坐标值和纵坐标值，这样就构成了适用于该只眼的偏移查找表；（3）再次使用这台眼动仪时，将同一被试眼的瞳孔大小P、注视点位置横坐标值x、纵坐标值y记录下来，然后在偏移查找表中找到同样数值的瞳孔大小P，表中与P对应的注视点位置横坐标值就是注视点位置的水平偏移量∆x，纵坐标值就是垂直偏移量∆y，补偿后的注视点位置横坐标值为X-∆x，横坐标值为Y-∆y。

2.如权利要求1所述的一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，其特征在于眼动仪的采样率设定为500HZ。

3.如权利要求2所述的一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，其特征在于实验中被试眼睛与屏幕的距离保持为60cm。

4.如权利要求3所述的一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，其特征在于每次测试持续时间为10秒。

5.如权利要求4所述的一种眼动追踪中注视点位置偏移的补偿方法，其特征在于重复做9次测试。