基于注意力分配的儿童教育类APP界面布局优化策略研究

目的 为解决现有儿童教育类APP界面布局设计缺乏针对性的问题,提出基于注意力分配的界面布局优化策略。方法 通过眼动实验收集了20名被试者浏览应用程序界面活动中的眼动指标,提取了各区域的注视总持续时间、首次注视时间、首次注视持续时间共3项注视类指标,并统计分析了被试者的注意力分配情况及影响因素。结果 儿童在屏幕上半部分的中间区域注意力分配最集中;颜色和背景对儿童注意力分配存在影响但不会造成反差性结果;注视总持续时间与首次注视时间存在负相关性。此外,对被试者的移动终端操作水平进行了评估,并分析得到其操作水平与注意力分配情况无相关性。结论 通过实际案例验证表明,基于儿童注意力分配情况优化界面布局,可使重要信息或内容有更高的机会被阅读,最大限度地传递信息,提高信息接收效率,以此为儿童教育类应用程序界面布局优化提供参考。     

脑电、眼动技术融合的情感测量方法研究

结合实验与问卷调查方法研究了一种结合眼动和脑电技术的情感测量方法.首先,利用问卷调查和专家访谈方法确定实验对象与实验任务;其次,通过文献研究法选出用于实验的眼动与脑电指标并进行实验,运用PAD情感量表测量被试实验中的情感状态,以情感类别为因子,运用单因素方差分析方法筛选出与情感变化有关的脑电和眼动指标;最后,运用偏最小二乘回归方法建立眼动、脑电指标与情感值之间的关系模型,并通过配对样本T检验验证了模型的有效性和适用性.     

苗绣纹样搜索中草图和文本检索的认知负荷对比研究

目的 为了探究一种更高效的苗绣纹样检索方式,通过对手绘草图检索及文本检索过程中的认知负荷来进行对比研究。方法 首先通过构建认知负荷信息检索过程模型,对5个认知阶段的平均认知负荷及所需时间进行实验对比;其次通过眼动指标(持续注视时间、眼球扫视振幅、眼球直径)及NASA-TLX评估对两种检索过程的认知负荷进行分析;最后基于眼动追踪得到可视化眼动数据(热点图、注视轨迹)验证是否符合检索任务需求。结论 基于手绘草图的图形检索方式更适合于苗绣纹样检索,通过主、客观融合对比实验验证了草图检索的高效性,同时也验证了眼动追踪和NASA_TLX具有相关性,能更有效地进行认知负荷测量。     

基于眼动追踪的陶瓷产品造型设计评价方法

目的 为了提高传统陶瓷产品造型设计评价的有效性,提出一种基于眼动追踪的陶瓷产品造型评价模型.方法 为了将用户对陶瓷产品造型的评价量化为数据,使用Tobii Glasses 2眼动仪和其配套软件Tobii Pro Lab,收集二十名被试对四件陶瓷产品造型评价活动中的多项眼动指标数据,并获取被试打分值;以注视总时间、首次注视持续时间、注视点数目、瞳孔直径等指标数据为输入,采用SVM算法,建立以眼动数据为输入,评价值为输出的造型设计评价模型,并使用测试集数据验证及分析模型.结论 基于眼动追踪的评价模型具有合理性,有利于充分发挥陶瓷造型设计评价环节的重要作用,为陶瓷产品造型评价提供了新思路.     

基于界面指定任务的用户视觉认知差异研究

目的 使界面设计更好地符合用户群体认知行为习惯。方法 在指定任务序列下,提出跨年龄层视觉认知差异比较的一般模型。选取非遗贵州蜡染图案个性化定制系统界面为实验样本,使用EyeSo Ec60遥测式眼动跟踪设备获取眼动指标,并利用单因素方差分析,检验数据显著性,结合界面感兴趣区转移频次矩阵进行对比分析。结论 不同年龄层用户在指定任务序列下的眼动数据、AOI区域关注度以及Likert量表结果都存在显著差异,通过对实验数据的处理与分析,反馈用户认知差异性,为界面设计与开发提供参考和借鉴。     

游艇关键造型特征的眼动追踪研究

目的 为建立眼动数据和感性意象评价之间的数学关系,提出一种基于眼动参数的造型评价方法。方法 以游艇为研究对象,通过SMIRED500型眼动仪设备的应用,结合语义差分法进行主观评价,通过眼动追踪记录受试者在观看不同造型风格游艇时的眼动数据,对采集的眼动数据进行单因素方差分析,保留瞳孔直径大小、总注视时间、眼跳到该区域次数及首视点持续时间四项有效眼动数据,并结合主观问卷探讨不同游艇的视觉认知规律,采用多元线性回归方程进行数据建模,明确各项眼动数据对感性评价的影响权重,研究了被视者的眼动追踪数据与主观评价之间的关联关系。结论 建立眼动数据与感性评价之间的数学关系模型,并验证了模型的有效性,对产品造型方案评选及产品设计方案改进提供了有力的支持。     

基于客观数据的手机—汽车互联产品用户体验测评方法研究

目的解决手机—汽车互联产品用户体验评价缺少客观定量数据支撑的问题。方法提出一种基于用户客观数据的产品用户体验评价方法。以长安汽车手机—汽车互联产品为测评对象,招募20名产品目标用户,使用头戴式眼动仪、面部表情分析系统、手指操作轨迹跟踪分析系统和心理量表,采集用户在完成任务过程中的眼动数据、面部表情数据、手指运动数据以及主观评价值。通过单因素方差分析筛选出与主观评价值相关的客观指标,建立基于客观数据的用户体验评价的回归方程。结论通过对同类产品的用户体验测评试验对该方法进行验证,模型的准确率为0.886,用户的眼动、表情与手指行为等数据能够客观的反应出产品用户体验的优劣。     

混合现实电子沙盘虚拟对象的手眼协同交互设计研究

目的 面向混合现实电子沙盘虚拟3D对象,开展3D交互性能与用户体验研究与评估,提出交互设计原则和设计建议。方法 针对混合现实环境下双手可触范围外的虚拟对象“选择”任务开展交互设计研究,引入虚拟对象布局排列方式作为评估变量,在3种典型的虚拟对象布局情况下,分别进行手控光线、头动、眼动与手势协同的3种交互方式性能及用户体验对比研究。通过设计原型实验系统,进行用户体验测试,实验数据分析与评估,验证交互设计原则,提出交互设计建议。结论 实验结果显示眼动与捏合手势结合的手眼协同交互方式在时间、任务负荷及用户偏好方面都具有显著优势。手控光线与手势协同交互的准确性最优,并且这一优势在任何一种布局方式中都有所体现。建议混合现实环境下的“选择”任务交互设计要注重功用性、持续性和愉悦性原则,提出了降低“选择”任务交互的工作负荷与疲劳及增强新颖交互提升愉悦性的设计建议。     

基于过程识别的认知性VDT监控作业绩效形成机理

为提高认知性VDT监控作业绩效，运用隐马尔可夫模型解析作业过程并分析绩效形成机理。构建认知性VDT监控作业HMM概念模型，运用E-prime设计实验任务，运行ErgoLAB实验平台采集被试绩效及眼动数据，训练HMM参数并进行可信性验证，使用Viterbi算法将观察序列解码为认知动素链，分析认知动素链特征与作业绩效之间的关系，探究绩效形成机理。结果表明，认知性VDT监控作业过程可以用认知动素链表征，作业者和任务的不同会导致认知动素链的差异；结构相同情况下，认知动素链越长作业绩效越差；长度相同情况下，认知动素链结构和动素类型的差异会影响作业绩效。     

虚拟现实中多通道信息呈现方式的认知负荷定量研究

目的 针对虚拟现实体验系统中的不同信息呈现方式,对使用者交互效率影响难以确定及量化的问题,进行定量研究。方法 通过搭建虚拟现实场景,以信息呈现通道的类别与数量作为变量,展开跟踪–检测响应双任务实验;通过记录任务行为数据中的跟踪误差和响应时间,以及生理数据中的瞳孔直径大小,分析并讨论在不同通道刺激影响因素下的实验中,任务绩效及眼动生理反应变化规律;同时结合主观负荷评价数据,建立了基于BP神经网络的多通道认知负荷模型,以认知负荷作为交互效率的综合评价指标,量化任务执行效率。结果 信息呈现的通道类别及其数量对任务效率均有显著的影响。结论 信息呈现通道数量与任务绩效及生理反应呈一定程度的正相关;多个任务使用相同通道呈现信息会损害所有任务的绩效,增加认知负荷。模型输出的负荷值与主观认知负荷评估值吻合较好,相对误差为8.2%,验证了其有效性。     

用户眼动行为与网站设计要素关系研究

运用用户体验、感性工学、交互设计理论,以团购网站中浏览、搜索、查找、登陆购买这4个典型的交互任务为研究对象,研究交互设计要素与用户眼动行为之间的关系.首先,运用多维尺度和聚类分析选取4个代表性团购网站,并运用形态分析法提取网站的交互设计要素;其次,通过眼动实验获取用户在完成各交互任务中的眼动数据,并筛选出可反映用户情感体验的眼动指标;最后,通过数量化Ⅰ类理论将网站的交互设计要素进行编码,运用偏最小二乘回归方法建立不同交互任务下设计要素与眼动指标的关系模型,并给出了提高用户体验的设计变量组合建议.     

基于眼动和生理信号的放疗软件用户界面设计要素可用性研究

目的 探究利用眼动和生理指标评价放射治疗软件操作系统用户界面可用性设计水平。方法 首先,通过专家咨询法在放射治疗软件操作系统用户界面选定了5个重要的用户界面设计要素,利用专家咨询为5个重要用户界面设计要素设计了2种不同风格的设计水平。其次,利用SPSS统计分析软件,通过正交设计实验法构建了8个放射治疗软件操作系统用户界面模型,用于实验测试。制定了具体的实验测试任务,并纳入了8个眼动指标和4个生理指标作为放射治疗软件操作系统用户界面可用性评估指标。招募了20名放射治疗技师作为实验测试者参与放射治疗软件操作系统用户界面可用性测试,并采集了眼动指标和生理指标数据用于放射治疗软件操作系统用户界面可用性评价。结果 皮肤导电性在8个不同页面中表现出了显著性统计学差异,适用于放射治疗软件操作系统用户界面可用性评价及建模;利用最小偏二乘回归法建立了放射治疗软件操作系统用户界面设计要素与皮肤导电性的可用性评估预测模型,并验证了模型的有效性。结论 该模型可有效用于放射治疗软件操作系统用户界面可用性评价、预测及优化设计改进。     

基于多项眼动数据的拖拉机造型设计评选模型

目的提出了一种基于多项眼动数据的拖拉机造型设计的评选模型。方法使用Eye-link眼动仪采集了30名被试在对4款不同的拖拉机设计效果图的评价过程中的眼动数据,在眼动数据与主观评价值的多重共线性检验的基础上,分析BP神经网络,并建立了拖拉机造型设计的评估模型。结论模型均方误差MSE=0.040,平均相对波动AVR=0.188,预测值和主观值的配对样本t检验P值远大于0.05。使用目标用户在体验过程中的眼动数据来评估拖拉机的造型设计,为拖拉机的造型设计评估提供了新的思路和方法。     

基于EFA–熵权法的虚拟现实运动设计机制的眼动模型研究

目的 针对虚拟运动机制所带来的晕动症状,提出基于眼动的评估方法。方法 选用视线追踪回溯式有声思维的方式,在受试者体验常见虚拟运动时,实时采集眼动数据并在实验前、后完成两次量表评价,采集的11项参数指标用于数据分析。采用熵权法改进EFA进行综合评价,首先提取因子以简化变量数目,再在熵值赋权法下校正成分因子权重。结果 提取后再赋权的成分变量具有现实意义,得到的虚拟现实晕动症因子评估模型,其预测值与实际值配对t检验结果大于0.05,具有有效性。结论 模型优势在于基于眼动追踪技术,以客观可采集的眼动数据描述主观晕动,提出眼动技术结合VR,采集数据作为反馈信息,实时改进虚拟现实运动机制的思路,以缓解受试者的晕动症状。     

基于Logistic-Fisher的老龄陪伴机器人外观形态评价方法

目的提出一种基于眼动追踪的老龄陪伴机器人的外观形态评价方法。方法首先借助眼动实验,获得老年人观看陪伴机器人时的眼动特征,提取眼动指标、心率指标与被试变量,利用SPSS23.0软件平台对变量信息进行描述统计和二元Logistic回归分析;其次根据老年人的生理和心理的特殊性将老龄陪伴机器人的外观形态评价定义为二分类问题,以影响显著性最强的几个因子作为判别因子建立Fisher判别函数模型,并进行实验验证。结果性别、年龄、文化程度、心率指标均对陪伴机器人外观关注度无显著影响;总注视时间对其产生显著负向影响,平均注视时间、注视次数产生显著正向影响,判别模型预测样本与实际样本相比准确度为91.0%。结论 Logistic-Fisher方法准确度较高,为构建老龄陪伴机器人的外观形态设计评价体系提供了一种可行的技术途径。     

电场作用下的枝晶间距

本文提出了在直流电场作用下一次枝晶间距Z_1和最初形成的二次枝晶间距Z_(20)的理论表达式,并在定向凝固条件下用Sn—12％Bi合金进行了实验验证。实验与理论得到了定性的吻合。对Z_1,理论值比实验值大一些,对Z_(20),理论值则比实验值小一些。分析表明,这是由于所选物性值不准确造成的。     

直角柔性铰链单平行四杆机构输出位移分析

为了分析直角柔性铰链单平行四杆机构在导向过程中的导向位移及耦合位移,根据其结构的对称性,在对支撑结构进行受力分析和变形分析的基础上建立了单个支撑的半段梁模型,采用椭圆积分法推导了导向梁在大载荷下导向位移及耦合位移计算公式,最后采用有限元方法和实验对理论模型进行验证,并分析了造成理论值、仿真值和实验值之间出现误差的原因.研究结果表明,在柔性梁的弹性范围内,力与导向位移近似成线性关系,与耦合位移成类指数关系,理论值和实验值之间的最大误差分别为5.1%和8.5%;理论、仿真和实验所得的导向位移-耦合位移曲线基本重合.     

基于生理与眼动指标的智能触摸设备使用绩效的评价研究

智能触摸设备逐渐成为人们日常生活中不可缺少的一部分,用户生理特征与智能触摸设备使用绩效间的关系是优化人机交互界面设计的基础。以往研究将影响智能触摸设备使用绩效的用户生理特征归结于年龄、使用经验等,但该类指标存在不能解释相同年龄与使用经验人群的使用绩效差异、使用经验较难定量等局限。针对上述问题,设计了4种不同实验任务,采用眼动与生理测量的实验手段,对31名具有3年以上智能触摸设备使用经验的20～25周岁的被试完成了使用绩效与生理指标、眼动指标间的实验测量与数据统计分析。研究结果表明,简单反应时、选择反应时、注意力集中程度的3个生理指标与智能触摸设备的使用绩效存在显著性相关,并从基于生理与眼动指标建立的智能触摸设备使用绩效影响模型中发现,影响使用绩效的指标由强到弱依次为眼睛注视点数、眼跳时间、眼跳次数、简单反应时、选择反应时、注视时间、眼跳幅度、眨眼次数等等,且选取的相关指标与使用绩效的模型拟合程度达到了79.5%。提取了与智能触摸设备使用绩效直接相关的、可客观测量的生理指标并基于偏最小二乘路径阐述了各生理与眼动指标对智能触摸设备使用绩效的影响。研究结果不仅补充与完善了人机交互绩效相关影响因素,且为智能触摸产品的设计与完善提供了重要科学依据。     

学龄前儿童使用有形和多点触控界面的眼动研究

目的 比较有形用户界面(TUI)和多点触控界面(MTI)对学龄前儿童学习的影响。方法 开发“NUMBERS”学前数学游戏,通过对比实验分析学龄前儿童使用TUI和MTI完成任务时的任务绩效、眼动追踪数据、情绪问卷和访谈结果,以比较2种界面在认知、注意力、情绪等方面的影响。结果 当使用TUI版本时,参与者进行了更多的探索;使用TUI版本的参与者在操作卡片时注视时间较短;使用TUI版本的参与者的注意力主要在屏幕上的出题区域和答题区域之间转移;参与者对TUI版本的情绪问卷评分更高。结论 TUI相较于MTI来说,能够激发探索欲、降低认知负荷、促进注意力集中、提高愉悦度,进而对学龄前儿童的学习产生长远的积极影响。这些发现为TUI在学前教育中的应用提供了理论支持,同时也为眼动追踪法在这一领域的应用提供了可能。     

多任务处理软件可靠性分配模型研究及应用

对各类软件可靠性分配模型研究基础上,针对多任务处理软件提出一种基于任务的可靠性分配模型及技术方法,并以某多任务处理软件为实例进行指标分配验证,分配结果表明,在满足系统或软件任务书可靠性的情况下,能够实现多任务处理软件可靠性指标分配。