CN113052475A - 一种工程机械图标视觉绩效测试方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程机械图标视觉绩效测试方法及装置，属于工程机械技术领域。方法包括以下过程：获取不同的工程机械图标方案；针对每个图标方案形成对应的测试任务，向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果；基于预设的评价指标体系，对每个图标方案的测试结果进行处理，获得每个图标方案的每个评价指标的指标值；基于每个图标方案的每个评价指标的指标值和各评价指标的权重，计算得到每个图标方案的视觉绩效评价结果。本发明通过对每个图标方向形成对应的测试任务向被试呈现，基于被试的眼动数据和操作数据来评价图标方案的视觉绩效，可实直观、明确的呈现图标方案与视觉绩效之间的关系，便于方案决策。

Description

一种工程机械图标视觉绩效测试方法、装置及存储介质
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，特别涉及一种工程机械图标视觉绩效测试方法，还涉及一种工程机械图标视觉绩效测试装置。
背景技术
本发明中涉及到的术语解释：
图标---以图形为主要特征，用以传递某种信息的视觉符号，用以指导人们的行动，提醒人们注意或给以警告；
视觉绩效---指用户对界面视觉信息进行获取、识别、理解的速度和准确性。
随着信息化进程的加快，人工智能、远程控制、无人驾驶等技术逐步成熟，数字界面在工程机械领域承载的任务和信息日渐复杂。图标作为数字界面的重要组成部分，在降低交互界面复杂度、减轻用户认知负荷方面占据关键地位。
在作业过程中，机手主要依靠视觉通道接收报警信息和作业指令。清晰、明确、易读取的图标，直接影响机手的决策速度与准确性，因此对作业的辨识效率、视觉舒适性和安全性具有重要影响。
用户的认知差异可以通过眼动信息进行判断，眼动跟踪技术提供了一种可靠、有效、直观的视觉加工研究方法。目前被广泛应用于用户行为分析、工效学研究、航天安全领域。因此对图标进行眼动评价，可以直观的判断图形符号的辨识绩效。辨识绩效的测试内容是视觉负荷测量，其主要包括三大类测量方法：
主观评价法：利用操作者在任务过程中的切身感受对任务难度、压力及努力程度等被测项进行量化。典型的量化评价包括一维评价量表和多维评价量表；
绩效测量法：利用绩效负荷对任务绩效的影响。可以利用主任务绩效测量法和次任务绩效测量法等，通过最终绩效反推工作负荷；
生理测量法：利用神经系统在面对认知需求和环境变化时的相关应激反应所表征出来的生理信号波动，作为工作负荷的评价输入信号。
在建立了利用工作负荷情况进行人机工效测试的体系后，图标进入“提出-实施-测试-优化-再提出”的迭代周期，直至迭代结果满足相关适用性与经济型目标后，才能进入量产并投放市场。
现有技术中的视觉绩效测试方法仅仅只能进行条例的有效性判断，其结果往往仅能通过专家讨论分析才能得出系统性优化方案，对方案无法直观给出简单易懂的修改建议。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种工程机械图标视觉绩效测试方法，对每个图标方向形成对应的测试任务向被试呈现，基于被试的眼动数据和操作数据来评价图标方案的视觉绩效，为图标设计评价和方案收敛提供科学、合理的决策依据。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下。
第一方面，本发明提供了一种工程机械图标视觉绩效测试方法，包括以下过程：
获取不同的工程机械图标方案；
针对每个图标方案形成对应的测试任务，向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果；
基于预设的评价指标体系，对每个图标方案的测试结果进行处理，获得每个图标方案的每个评价指标的指标值；
基于每个图标方案的每个评价指标的指标值和各评价指标的权重，计算得到每个图标方案的视觉绩效评价结果。
可选的，所述测试任务包括图标种类与刺激呈现机制。
可选的，所述向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果，包括：
将不同的测试任务写入心理学测试软件形成测试程序；
向被试呈现不同的测试程序，并获得被试的测试结果。
可选的，所述向被试呈现不同的测试程序，并获得被试的测试结果，包括：
每个图标方案按横向排列，并对图标位置进行编号；
在被试阅读需要搜索的图标名称后，被试搜索目标匹配的图标并按下图标位置对应的数字按键，直至所有图标执行结束；
在测试过程中，记录相应的测试结果。
可选的，所述测试结果包括眼动数据和操作数据，所述眼动数据包括：结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径和目标注视时间；所述操作数据包括：辨识时间与辨识正确率。
可选的，所述眼动数据通过眼动数据记录设备记录，所述操作数据通过操作数据记录设备记录。
可选的，所述评价指标体系中评价指标包括：结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径、目标注视时间和辨识效率。
第二方面，本发明还提供了一种工程机械图标视觉绩效测试装置，包括：
图标方案获取模块，用于获取不同的工程机械图标方案；
图标方案测试模块，用于针对每个图标方案形成对应的测试任务，向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果；
图标指标计算模块，用于基于预设的评价指标体系，对每个图标方案的测试结果进行处理，获得每个图标方案的每个评价指标的指标值；
图标评价计算模块，用于基于每个图标方案的每个评价指标的指标值和各评价指标的权重，计算得到每个图标方案的视觉绩效评价结果。
第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)本发明通过对每个图标方向形成对应的测试任务向被试呈现，基于被试的眼动数据和操作数据来评价图标方案的视觉绩效，可实直观、明确的呈现图标方案与视觉绩效之间的关系，便于方案决策；
(2)眼动仪和心理学软件所获取的数据，真实、客观、精确，有效保证了视觉绩效的科学性；
(3)本发明能够有效指导方案的迭代和设计，优化图标的识别性、可读性，提升用户体验。
附图说明
图1是本发明所提供的系统单元示意图；
图2是本发明所提供的测试流程图；
图3是本发明提供的图标方案具体内容。
其中，1-辨识单元，2-数据分析单元，1.1-测试程序呈现设备，1.2-眼动数据记录设备，1.3-操作数据记录设备，2.1-数据管理模块，2.2-数据计算模块，2.3数据分析模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明的发明构思为：将多个眼动指标相融合，同时结合辨识效率指标，进行定性和定量相结合的评价，能够准确有效的测试图标的视觉绩效，从而为方案的评价提供数据支撑，使方案评价更具科学性。
本发明的一种工程机械图标视觉绩效测试方法，参见图1和图2所示，包括以下过程：
步骤1，对实际工程机械工况调研、作业特点进行分析，基于调研和分析结果设计不同的图标方案；
图标方案包括不同样式的图标组的图标种类
例如选取工程机械常用的一组图标设计两种方案，分别为线型图标方案、线面结合图标方案，图标方案按横向排列，并对图标位置进行编号，如图3所示。
步骤2，对不同的图标方案进行程序设计形成对应的测试任务，写入心理学测试软件E-prime3.0，形成测试程序；
在本实施例中，程序设计包括刺激呈现机制设计、记录方式设计。刺激呈现机制包括随机呈现和顺序呈现。本实施例中选择刺激呈现机制为随机出现，出现的概率相同，按下响应键后，自动呈现下一组。记录方式采用键盘数字按键，以图标所处位置顺序号码为标记，数字按键在程序中预设。
被试操作时，按下的按键与预设相同，系统会在后台数据中记录为正确，按下的按键与预设不同，系统则会在后台数据中记录为错误，通过记录的数据可以计算辨识正确率，同时后台自动记录辨识时间。
步骤3，在辨识单元1中，通过测试呈现设备1.1，执行测试程序，执行过程中，通过眼动数据记录设备1.2记录眼动数据、操作数据记录设备1.3记录操作数据；
如图2中1-辨识单元所示，在本实施例中，实验在光照条件充足的实验室进行，被试坐在模拟驾驶室内佩戴眼动仪，测试程序通过测试呈现设备1.1呈现，被试对测试呈现设备进行充分视觉适应后开始测试，此时指导语呈现在测试呈现设备显示器界面上，指导语中会给出需要搜索的图标名称，被试在阅读指导语完毕后按下空格，显示器界面显示视觉十字焦点，1500ms后显示辨识目标，被试需搜索目标匹配的图标，并快速做出反应，按下图标位置对应的数字按键，动作结束后，进入下一组图标，直到实验结束。根据此流程，完成测试。
测试过程中，眼动数据记录设备1.2记录下了眼动数据，包括结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径、目标注视时间。存储在D-LAB数据存储端中。
操作数据记录设备1.3记录下辨识时间与辨识正确率，存储在E-DateAid数据存储端。
步骤4，在数据分析单元2中，通过数据管理模块2.1进行数据采集、筛选；
眼动数据通过D-LAB数据存储端进行提取，眼动数据包括结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径、目标注视时间。
针对操作数据，通过E-Merger进行多任务数据整合，即将多个被试的操作数据整合在同一个文件中，以方便计算，然后对融合后的数据进行筛选以剔除异常数据，提取出辨识时间与辨识正确率两项，根据计算公式：辨识效率＝辨识时间数据/辨识正确率，得到辨识效率数据。
步骤5，通过数据计算模块2.2，对数据进行计算，得到最终评价数据；
在本发明中将多个眼动指标相融合，同时结合辨识效率指标形成视觉绩效的评价指标体系，此评价指标体系中包括5项评价指标：结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径、目标注视时间及辨识效率。
根据在测试中收集到的眼动指标数据及辨识效率数据，得到每个图标方案的结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径、目标注视时间及辨识效率共5项评价指标的平均值，构建评价矩阵P如下所示。
Figure BDA0003005655630000071
运用熵权法相关公式，根据评价矩阵数据，计算得到5项评价指标的权重(w1，w2，w3，w4，w5)。
通过评价指标的权重对每个图标方案的评价指标数据进行加权得分计算，得到加权得分矩阵T，具体计算公式如下所示：
Figure BDA0003005655630000072
Figure BDA0003005655630000073
最后，计算得到两种图标方案的加权总分Q＝(Q1,Q2)，Q中包括每个图标方案的最终视觉绩效评价结果：
Q1＝(P11＊W1+P12＊W2+P13＊W3+P14＊W4+P15＊W5)
Q2＝(P21＊W1+P22＊W2+P23＊W3+P24＊W4+P25＊W5)
步骤6，通过数据分析模块2.3数据可视化图表，包括折线图、树状图、雷达图等，分析比较两种图标方案加权总分，进而进行决策，得分高的图标方案作为视觉绩效最优的方案。
本发明以图标样式为基本变量的预设辨识任务，通过代码设计、编写，形成测试程序。在预设作业场景下执行测试程序，通过眼动数据记录设备获取眼动原始数据，操作数据记录设备记录反应时间和反应正确率原始数据，将采集到的数据集经过数据管理、计算、分析，得到测试结果，该测试结果即为预设辨识任务及预设作业场景约束下的辨识绩效测试结果。
本发明提供一种工程机械图标视觉绩效测试系统及方法，通过获取图标辨识过程的眼动指标与辨识效率指标，进行一系列的计算处理，得到视觉绩效数据。为图标设计的迭代与优化、评价决策提供客观、科学的数据支撑，从而保证图标设计的合理性、有效性。最终达到减轻用户的认知负荷，降低用户视觉疲劳，提升用户体验的目的。
实施例2
基于与实施例1同样的发明构思，本发明的一种工程机械图标视觉绩效测试装置，包括：
图标方案获取模块，用于获取不同的工程机械图标方案；
图标方案测试模块，用于针对每个图标方案形成对应的测试任务，向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果；
图标指标计算模块，用于基于预设的评价指标体系，对每个图标方案的测试结果进行处理，获得每个图标方案的每个评价指标的指标值；
图标评价计算模块，用于基于每个图标方案的每个评价指标的指标值和各评价指标的权重，计算得到每个图标方案的视觉绩效评价结果。
本发明装置中各模块的具体实现方案参见实施例1方法中各步骤的具体实现过程。
实施例3
基于与实施例1同样的发明构思，本发明的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如实施例1中所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种工程机械图标视觉绩效测试方法，其特征是，包括以下过程：
获取不同的工程机械图标方案；
针对每个图标方案形成对应的测试任务，向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果；
基于预设的评价指标体系，对每个图标方案的测试结果进行处理，获得每个图标方案的每个评价指标的指标值；
基于每个图标方案的每个评价指标的指标值和各评价指标的权重，计算得到每个图标方案的视觉绩效评价结果。
2.根据权利要求1所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法，其特征是，所述测试任务包括图标种类与刺激呈现机制。
3.根据权利要求1所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法，其特征是，所述向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果，包括：
将不同的测试任务写入心理学测试软件形成测试程序；
向被试呈现不同的测试程序，并获得被试的测试结果。
4.根据权利要求3所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法，其特征是，所述向被试呈现不同的测试程序，并获得被试的测试结果，包括：
每个图标方案按横向排列，并对图标位置进行编号；
在被试阅读需要搜索的图标名称后，被试搜索目标匹配的图标并按下图标位置对应的数字按键，直至所有图标执行结束；
在测试过程中，记录相应的测试结果。
5.根据权利要求1所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法，其特征是，所述测试结果包括眼动数据和操作数据，所述眼动数据包括：结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径和目标注视时间；所述操作数据包括：辨识时间与辨识正确率。
6.根据权利要求1所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法，其特征是，所述眼动数据通过眼动数据记录设备记录，所述操作数据通过操作数据记录设备记录。
7.根据权利要求1所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法，其特征是，所述评价指标体系中评价指标包括：结果命中率、首次进入时间、瞳孔直径、目标注视时间和辨识效率。
8.一种工程机械图标视觉绩效测试装置，其特征是，包括：
图标方案获取模块，用于获取不同的工程机械图标方案；
图标方案测试模块，用于针对每个图标方案形成对应的测试任务，向被试呈现不同的测试任务，获得被试的测试结果；
图标指标计算模块，用于基于预设的评价指标体系，对每个图标方案的测试结果进行处理，获得每个图标方案的每个评价指标的指标值；
图标评价计算模块，用于基于每个图标方案的每个评价指标的指标值和各评价指标的权重，计算得到每个图标方案的视觉绩效评价结果。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的一种工程机械图标视觉绩效测试方法。
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