阅读眼动追踪语料库的构建与应用研究综述

阅读文字时眼球的运动反映了人类的认知过程。阅读眼动数据是认知心理学、应用语言学、计算机科学等领域中重要的基础数据,而我国在阅读眼动研究的基础数据方面较欠缺。针对这一现状,首先介绍了阅读眼动追踪语料库产生的背景以及国内外的相关文献;然后从影响阅读眼动的低水平视觉因素和高水平视觉因素角度介绍了阅读眼动追踪语料库的内容及所使用的各项眼动指标,如单一注视时间、首次注视时间、凝视时间、总注视时间、回视出次数、回视入次数等,并分析了使用语料库研究法进行阅读眼动研究相比传统阅读眼动研究具有的3个优势;最后从语料库眼动指标变量、语料规模、语料内容、语料语种、被试规模、被试特征、采集设备等方面介绍了国外已经建成的较有影响力的若干阅读眼动追踪语料库,以供阅读眼动研究者参考。在眼动追踪语料库应用研究方面,对认知心理学、应用语言学和计算机科学等相关领域已开展的主要研究进行述评,重点介绍了在计算机科学的眼动可计算模型、自然语言处理、模式识别3个领域中基于阅读眼动追踪语料库开展的典型研究。在中文阅读眼动追踪语料库的构建与应用研究方面,介绍了我国相关研究的开展现状,分析了我国在眼动基础数据方面欠缺的原因,并从国家、科研机构、科研工作者3个层面提出了解决此问题的对策和建议。     

多用户眼动跟踪数据的可视化共享与协同交互

随着数字图像处理技术的发展,以及计算机支持的协同工作研究的深入,眼动跟踪开始应用于多用户协同交互.但是已有的眼动跟踪技术主要针对单个用户,多用户眼动跟踪计算架构不成熟、标定过程复杂,眼动跟踪数据的记录、传输以及可视化共享机制都有待深入研究.为此,建立了基于梯度优化的协同标定模型,简化多用户的眼动跟踪标定过程;然后提出面向多用户的眼动跟踪计算架构,优化眼动跟踪数据的传输和管理.进一步地,探索眼动跟踪数据的可视化形式在协同交互环境下对用户视觉注意行为的影响,具体设计了圆点、散点、轨迹这3种可视化形式,并验证了圆点形式能够有效地提高多用户协同搜索任务的完成效率.在此基础上,设计与开发了基于眼动跟踪的代码协同审查系统,实现了代码审查过程中多用户眼动跟踪数据的同步记录、分发,以及基于实时注视点、代码行边框和背景灰度、代码行之间连线的可视化共享.用户实验结果表明,代码错误的平均搜索时间比没有眼动跟踪数据可视化分享时减少了20.1%,显著提高了协同工作效率,验证了该方法的有效性.     

用于移动设备人机交互的眼动跟踪方法

传统眼动跟踪设备构造复杂、体积和重量大,通常只能以桌面固定方式使用,无法支持普适计算环境下的移动式交互.为此,提出一种面向移动式交互的眼动跟踪方法,包括眼动图像处理、眼动特征检测、眼动数据计算和眼动交互应用4个层次.首先对眼球红外图像进行滤波、二值化处理,进而基于瞳孔-角膜反射法,结合二次定位和改进的椭圆拟合方法检测瞳孔,设计缩放因子驱动的模板匹配法检测普洱钦斑;在此基础上,计算注视点坐标等眼动数据;最后设计与开发了一个基于单个红外摄像头的头戴式眼动跟踪原型系统.实际用户测试结果表明,该系统舒适度适中,并具有较高精度和鲁棒性,从而验证了文中方法在移动式交互中的可行性和有效性.     

融合眼动数据和文本信息的可视化阅读辅助

研究阅读过程中的视觉注意行为特征,基于眼动数据和文本主题进行阅读行为特征和文档结构的分析,设计了眼动热区图、圆环图、节点链接图、词云等可视化形式.在此基础上开发了面向阅读辅助的可视分析原型系统,该系统记录专家用户（如老师）的眼动数据,然后通过可视化形式分享给新手用户（如学生）.用户实验结果表明,实验组用户的阅读理解客观题和主观题得分平均值分别比对照组用户提高了31.8%和55.0%,阅读和答题总用时比对照组用户平均减少了9.7%,可以有效帮助读者提高阅读效率、快速抓住文章重点和更好地理解文章内容,具有一定的有效性和可行性.     

眼动跟踪研究进展与展望

眼动跟踪是指自动检测瞳孔中心位置或者识别三维视线方向及注视点的过程, 被广泛应用于人机交互、智能驾驶、人因工程等. 由于不同场景下的光照变化、个体眼球生理构造差异、遮挡、头部姿态多样等原因, 眼动跟踪的研究目前仍然是一个具有挑战性的热点问题. 针对眼动跟踪领域,首先概述眼动跟踪研究内容, 然后分别论述近年来瞳孔中心检测及视线估计领域的国内外研究进展, 综述目前眼动跟踪主要数据集、评价指标及研究成果, 接着介绍眼动跟踪在人机交互、智能驾驶等领域的应用, 最后对眼动跟踪领域的未来发展趋势进行展望.     

教育大数据可视化研究综述

教育大数据可视化分析对于复杂教育规律的理解与挖掘具有重要作用,已成为当前教育信息科学研究领域的重要课题。首先归纳了教育大数据的典型特征,从促进学生元认知发展、辅助教师监督学习过程及提升管理者科学决策水平三个角度介绍了教育大数据应用的最新研究成果,并简述了利用教育大数据实施可视化分析的基本流程。然后重点对文本数据可视化、多维数据可视化、网络数据可视化、时间序列数据可视化以及地理空间数据可视化等五种主流的教育大数据可视化呈现方法进行特征描述,并给出具体的应用场景。随后介绍了动态查询与过滤技术、可缩放/变形界面技术和多视图联动技术三个实施教育大数据可视化的关键交互技术方法。最后依据最新研究动态,从多模态教育数据融合、人机交互、人机协同范式以及教育数据可视化设计的标准规范和评价体系四方面对教育大数据可视化未来研究方向进行了展望。     

视线跟踪技术的图像质量主观数据库构建及其可视化

目的 视线跟踪技术是当前最新的无干扰地获得人类视觉注意力的生物测量方法。将视线跟踪方法的原理其应用于图像质量感知研究,建立了首个基于眼动的图像质量感知数据库XJTU_ETSS。方法 应用单刺激图像质量评价法,在Tobii TX300的眼动平台上对900幅原始和失真图像进行了49人的60 Hz眼动主观测试。对含眼动的失真图像进行了可视化分析,即利用注视图、热图和自动聚类感兴趣区域图分析注意力在失真图像上的分布特点。结果 针对XJTU_ETSS眼动数据特点,利用反映群体视觉注意力共性的热图可视化方法具体对数据库中一组原始图像和其对应的6种失真图像上的热图进行了比较和定性分析,直观地显了原始图像和不同种类失真图像上视觉注意力的分布特征。结论 通过实验结果可知,视线跟踪方法能十分直观地揭示人在主观图像感知过程中的特性,这对于今后建立基于人眼注意力模型的图像客观评价算法,以及更加深入地揭示人类视觉系统的感知机制都有着现实而重要的意义。     

文本可视化研究综述

随着海量文本的涌现,信息超载和数据过剩等问题促使了文本可视化技术的出现.文本可视化技术综合了文本分析、数据挖掘、数据可视化、计算机图形学、人机交互、认知科学等学科的理论和方法,为人们提供了一种理解复杂文本的内容、结构和内在规律等信息的有效手段.文中首先阐述了文本可视化的概念和重要性,然后按照不同可视化对象类型综述了文本可视化的研究现状,并介绍了典型的文本可视化方法与方案;最后,对文本可视化的未来研究方向进行了展望.     

数据可视化技术及其在过程冶金中的CFD应用

数据可视化是计算机学科的一个重要研究方向,文章简要介绍了数据可视化的概念、研究现状,结合数据可视化技术在过程冶金中的CFD(Computational Fluid Dynamic)应用,详细介绍了计算数据(速度场、温度场、浓度场等)的可视化方法、程序实现及其特点。     

基于人类视觉皮层双通道模型的驾驶员眼动行为识别

驾驶员的危险行为会增加交通事故的发生率,目前对驾驶员行为的研究中大多通过面部识别等方法对异常行为如疲劳驾驶、接电话等进行识别.这种方法仅客观地对驾驶员行为进行分类,而忽略了他们在驾驶过程中的主观心理.眼动仪是记录和分析驾驶员眼动数据的有效工具,可以清晰地了解驾驶员的想法并总结其视觉认知模式.因为目前还没有针对驾驶员眼动...     

基于用户自定义兴趣区的飞行员眼动数据可视分析方法

针对传统基于兴趣区的可视化方法在分析飞行员眼动数据过程中无法关注细节的问题,提出了一种基于用户自定义兴趣区的眼动数据可视分析方法。首先,根据具体的分析任务,引入对任务背景图像的自我划分和定义;然后,在此基础上,结合多种辅助视图和交互手段,设计并实现了面向飞行员培训的眼动数据可视分析系统,帮助分析人员分析不同的飞行员之间的眼动差异,最后通过案例分析,证明了可视分析方法的有效性和分析系统的实用性。实验结果表明,较传统方法来说,所提方法增加了分析人员在分析过程中的主动性,在整体和局部方面,支持分析人员对任务背景进行细节的探索,增加了分析人员分析数据的多角度性,让分析人员能够结合整体发现飞行学员在训练过程中认知困难的部分,进而制定更有针对性、更有效的训练课程。     

电网运行状态可视化综述

电网运行状态包括电网在发电、输电、配电、用电这一完整过程中各个阶段的状态.面向电网运行状态分析的可视化方法,通过将专家经验融入数据分析过程,能有效地解决传统自动化方法的弊端,已被广泛应用于电网运行状态分析.文中介绍了电网数据可视化常用的3类数据,即图数据、时空图数据和多维数据,以及这些数据面向的4种可视化任务,即检测与辨认、相关性分析、态势感知预测.文中从数据和任务2个角度,回顾、总结了已有的可视化方法在解决电网实际应用问题中所起的作用,并分析了节点链接图、平行坐标图等多种可视化方法在不同电网运行状态分析任务中的利弊.研究分析表明,电网运行状态可视化仍面临着难以处理海量数据、实时流数据,并且缺乏完整、全面分析工具等诸多问题.     

族系间眼动行为模式多样性研究

中国是一个多民族国家,不同民族由于遗传、地域和文化等因素形成了不同的风俗和思考方式。为了研究不同民族观察事物时的眼动行为模式,利用Tobii眼动仪采集不同民族在求解数独问题时眼动轨迹表达数据,将不同族系被试的表达数据压缩为16维数据向量来构建数据集;分析对比布依族、蒙古族、朝鲜族、侗族和汉族等5个民族眼动行为数据集的多样性,利用多种机器学习方法对得到的数据进行测试分析。实验结果表明,族系间眼动行为存在多样性,同时为进一步深入探索不同族系间眼动行为的多样性提供了依据。     

数据可视化的研究与发展

针对数据可视化是可视化技术在大型数据库的应用中提出的新的数据分析和处理技术，该文介绍了数据可视化的概念和发展状况，然后针对大型数据集介绍了几种数据可视化技术以及它们的代表方法，并对数据可视化和科学计算可视化进行了分析和比较，最后探讨了数据可视化技术的研究发展方向。     

犯罪数据可视化研究进展

犯罪数据分析与挖掘已成为大数据时代犯罪学研究及现代社会治理的基础手段,犯罪数据挖掘在揭示犯罪模式、分析犯罪原因、评估犯罪防控效果等方面具有重要作用.首先,以犯罪模式发现与预测、警力资源配置与优化、案件侦查分析与研判3种业务为导向,对犯罪数据可视分析任务进行归纳,系统地梳理了犯罪数据可视化领域的研究与应用现状;其次,针对犯罪时空数据、犯罪文本数据、犯罪网络关系数据等不同类型数据的可视化方式和技术手段,展开了系统性的分析;最后,总结和展望了犯罪数据可视化面临的挑战和发展方向.     

基于平面矢量场的可视化方法的研究

平面矢量场可视化是科学计算可视化的重要研究内容.矢量场以直观的图形图像显示场的运动,透过抽象数据有效洞察其内涵本质和变化规律,广泛应用于计算流体力学、航空动力学、大气物理和气象分析等领域.对平面矢量场进行可视化的方法有很多种,常见的有点图标法、流线法、线积分卷积法和拓扑分析法等.论文主要研究常见的可视化方法,分析它们的性能,并通过实际的例子,对具体的可视化结果图像进行比较.通过该研究,能够给人们在选择可视化方法时提供依据.     

植物生长建模与可视化——回顾与展望

回顾了植物生长的建模与可视化研究.为了加深对不同模型的目的、内涵与局限性的 理解,该文对植物生长模型进行了分类.在植物生长机研究中,对目前常见的分形方法、随机过 程、人工智能等建模方法的特点进行了比较分析.分别介绍了植物仿真与可视化方面的研究进 展及其相关技术,以及植物生长软件的发展状况.最后,总结了该领域研究中存在的主要问题, 并讨论了未来研究与应用方面的发展趋向及其前景.     

面向多源城市出行数据的可视化查询模型

多源城市出行数据为理解城市现象和享受城市生活带来了机遇.利用统计物理学和数据挖掘技术,人们在多源城市出行数据的研究上取得了很大进展,但是基于可视分析方法的研究甚少.为此,提出了一种可视化查询模型旨在解决应用可视分析方法研究多源城市出行数据时所面临的数据组织和可视表达上的挑战.查询模型从数据抽象,数据组织和管理,查询交互界面以及可视化分析等方面进行探讨,介绍了相关方法和技术.最后实现了查询模型的实例系统并通过典型案例证明了查询模型的有效性.     

头盔式眼动仪头动检测方法的研究与应用

头动检测一直是头盔式眼动仪在检测中有待研究的关键问题,我们利用现场摄像机摄取的图像帧与帧之间的相关性,采用模式识别与目标跟踪的模板匹配法,对头部的平面运动检测原理及方法进行了研究,实现了眼动测量过程中的头动补偿,有效地提高了眼动数据的准确性和可靠性。本文针对人机界面的特定环境提出了边缘匹配检测法,明显地提高了检测速度,并对这一方法作了进一步的探讨。     

树图可视化

树图是一种流行的利用包含关系表达层次化数据的可视化方法.由于其呈现数据时高效的空间利用率和良好的交互性,受到众多的关注,得到深入的研究,并在科学、社会学、工程、商业等领域都得到了广泛的应用.文中从树图的布局算法、交互方法、改进和变种、应用领域和用户评价研究等角度,对树图可视化及其扩展方法的基础和研究前沿进行了综述,并对树图可视化方法的前景进行了展望.