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.     

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.     

用于虚拟现实系统的眼动交互技术综述

眼动人机交互利用眼动特点可以增强用户的沉浸感和提高舒适度,在虚拟现实（VR）系统中融入眼动交互技术对VR系统的普及起到至关重要的作用,已成为近年来的研究热点。对VR眼动交互技术的原理和类别进行阐述,分析了将VR系统与眼动交互技术结合的优势,归纳了目前市面上主流VR头显设备及典型的应用场景。在对有关VR眼动追踪相关实验分析的基础上,总结了VR眼动的研究热点问题,包括微型化设备、屈光度矫正、优质内容的匮乏、晕屏与眼球图像失真、定位精度、近眼显示系统,并针对相关的热点问题展望相应的解决方案。     

网络安全数据可视化综述

网络安全可视化是一个新兴的交叉研究领域,它通过提供交互式可视化工具,提升网络安全分析人员感知、分析和理解网络安全问题的能力.通过近些年来的研究,该领域的很多研究成果已经在网络监控、异常检测、特征识别、关联分析和态势感知等方面取得了重要进展.文中介绍了网络安全可视化的必要性和发展历史,以及主要的网络安全数据源,并重点从网络安全问题和网络安全可视化方法2个角度对已有研究成果进行了系统的梳理;最后对未来的发展趋势进行了展望.     

眼动仪与视线跟踪技术综述

文章在回顾视线跟踪技术的研究历程基础上,定义了视线跟踪的基本概念和参数。分析了六种主要视线跟踪技术原理,比较了每种技术的优、缺点。介绍了眼动仪硬件设备的研制和发展状况,对比了几种主要的眼动仪性能。最后,探讨了视线跟踪数据的处理软件和方法,并对视线跟踪技术的应用前景进行总结和展望。     

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。     

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.     

虚拟现实环境下基于眼动跟踪的导航需求预测与辅助

针对复杂虚拟现实场景中传统导航方法对用户支持不足和用户沉浸感较低等问题,文中提出了基于梯度提升迭代决策树的二分类模型,利用用户在虚拟现实环境中使用辅助导航时需要的眼动数据,来分析和预测用户在任务过程中是否需要辅助导航。根据用户的注视序列对该模型进行评估,得到用户需求判定方法的平均精确率和准确率分别为77.6%与77.2%。此外,文中借助所设计模型实现了一个导航辅助原型系统,通过对用户的眼动数据进行分类,来自动呈现导航辅助界面。实验结果表明,与传统的永久性辅助导航方法相比,新提出的自适应辅助导航具有更好的用户体验。     

面向大屏幕目标选择的眼动跟踪与手势交互

眼动跟踪方法具有很强的视觉指向性,可以将其应用于面向大屏幕的目标选择,进而避免鼠标操作方式在空间上的远距离移动.然而,仅仅利用眼动跟踪进行选择操作,也会产生选择精度降低、容易产生误操作等问题.因此,为了实现大屏幕上快速、准确的目标选择,提出一种融合眼动跟踪与手势的多通道交互方法,即通过眼动跟踪选择目标,利用手势进行选择确认.在目标尺寸小、目标间距较小时,通过光标稳定和二次选择机制进一步对交互过程进行优化.用户测试结果表明,该方法可以在大屏幕上针对不同尺寸和间距的目标完成有效的选择操作,与仅使用眼动跟踪的目标选择方法相比,任务完成速度提升了16%,任务完成正确率提升了82.6%.此外,针对层级菜单的具体选择任务,该方法与仅使用眼动跟踪的方法相比,任务完成速度提升了13.6%,任务完成正确率提升了55.7%.此外,该方法总体性能接近传统的鼠标操作方式,进一步验证了该方法在实际应用中的有效性.     

桌面虚拟装配系统中眼动跟踪技术的应用

人机交互是虚拟装配的本质特性和技术瓶颈,本文分析了中虚拟装配中的眼动特征,提出了基于空间和情景的眼动模式;将眼动跟踪与直接操作相结合,研究了眼动跟踪技术在桌面虚拟装配系统中的应用。     

大数据可视分析综述

可视分析是大数据分析的重要方法.大数据可视分析旨在利用计算机自动化分析能力的同时,充分挖掘人对于可视化信息的认知能力优势,将人、机的各自强项进行有机融合,借助人机交互式分析方法和交互技术,辅助人们更为直观和高效地洞悉大数据背后的信息、知识与智慧.主要从可视分析领域所强调的认知、可视化、人机交互的综合视角出发,分析了支持大数据可视分析的基础理论,包括支持分析过程的认知理论、信息可视化理论、人机交互与用户界面理论.在此基础上,讨论了面向大数据主流应用的信息可视化技术——面向文本、网络(图)、时空、多维的可视化技术.同时探讨了支持可视分析的人机交互技术,包括支持可视分析过程的界面隐喻与交互组件、多尺度/多焦点/多侧面交互技术、面向Post-WIMP的自然交互技术.最后,指出了大数据可视分析领域面临的瓶颈问题与技术挑战.     

时间事件序列数据可视化综述

时间事件序列数据,是由一个或多个记录构成的集合,每个记录由一组带有时间戳的事件类别组成.数据可视化被广泛用于时间事件序列数据的频繁模式发现、相似模式匹配与查询以及潜在阶段模式检测.文中介绍了时间事件序列数据的特征,并重点从时间事件序列数据的可视化呈现方法和可视分析2个方面对已有的工作进行了系统的整理.在可视化呈现方式上,将现有的可视化方法分为4个类别,即基于GanttChart、基于Flow、基于StoryLines及基于矩阵的可视化方法,并分别介绍了相关类别的可视化方法的发展;将可视分析任务总结为4类主要任务,即模式发现与探索、可视化查询、对比分析及结果事件分析,并且从这些可视分析任务的角度总结了现有的可视分析工具.最后,对时间事件序列数据可视化面临的挑战以及未来趋势进行了总结和展望,以期为时间事件序列数据分析提供新的思路.     

一种基于脑电信号的眼动方向分类方法

为了提高基于眼电的眼动方向的识别准确性,文中利用包含眼电伪迹的脑电信号,提出了一种新的眼动方向分类方法。首先,在10-20国际标准导联配置下,通过脑电仪采集靠近人脑额叶处的AF7,F7,FT7,T7,AF8,F8,FT8,T8这8个通道的脑电信号;然后,通过基线移除、归一化、最小二乘法降噪等进行数据预处理;最后,采用支持向量机的方法进行眼动方向的多次二分类,并使用投票策略实现眼动方向的四分类识别。实验结果表明,所提方法进行眼动方向分类时,在上、下、左、右4个方向上的分类率分别达到了78.47%,72.22%,84.03%,79.86%,平均分类率达到了78.65%。与已有的分类方法相比,所提方法的分类准确率更高,分类算法的实现过程更简单,这进一步验证了利用脑电信号识别眼动方向的可行性和有效性。     

沉浸式可视化综述

沉浸式可视化是一个新兴的研究领域,旨在通过沉浸式交互界面所提供的沉浸感与参与感充分运用人们的感知与操作能力,为数据分析推理与决策提供支持.以最新的沉浸式可视化研究为基础,首先从沉浸式感知的评估与运用出发,介绍视觉感知以及非视觉辅助感知在信息可视化中的应用方式与评估结果;然后对于可视化中的交互设计,分别从触摸、手势、注视...     

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。     

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.     

基于管道隐喻的工作流可视化方法

为直观高效的呈现工作流数据,提出面向大量工作流实例的基于三维管道隐喻的可视化方法.研究了运行阶段工作流数据特点,对流程和相关数据进行分析和建模,面向流程型数据特点提出一个有针对性的可视形态,将数据映射到三维空间中,以信息密度高的三维形态呈现多工作流实例视图,并在此基础上讨论用户交互目标和交互任务集,提供自然的交互方法,揭示工作流数据中隐含的规律,为分析利用大量工作流数据提供支持.通过系统实例验证了该方法的有效性.     

知识图谱可视化综述

知识图谱是结构化的语义网络知识库,以符号形式描述概念及其相互关系.由于知识图谱常被用于交互的知识的发现与推理,知识图谱可视化受到众多关注.总结了知识图谱可视化相关工作,介绍了知识图谱的可视表达,分析了可视表达适用的知识图谱类型;简述了大规模知识图谱可视化的挑战与可视化方法、异质网络可视分析方法;介绍了知识图谱可视化的应用案例,并预测了该领域的未来发展方向和挑战.     

信息可视化和可视分析:挑战与机遇——北戴河信息可视化战略研讨会总结报告

由天津大学软件学院发起并召集,东北大学秦皇岛分校和燕山大学承办的信息可视化战略研讨会于2012年6月9～10日在北戴河成功举行.本文总结了此次会议的讨论内容和达成的共识,对当前信息可视化和可视分析领域的挑战和国际上这方面的研究方向做了大致的分析,并对今后信息可视化和可视分析的大方向提出一些建议,以及对具体行动提出一系列倡议.     

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.