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从瞳孔识别到视线追踪:眼动仪技术拆解

  从瞳孔识别到视线追踪:眼动仪技术拆解

  眼动研究升温,国产设备迎来发展窗口

  在心理学、人因工程、用户体验、广告传播等研究领域,视觉行为数据正成为理解人的重要窗口。人眼每秒会进行多次注视与扫视切换,这些细微的视觉行为背后,隐藏着注意力分配、认知加工、情绪反应等关键信息。随着国内高校实验室建设加快、企业可用性测试需求增长,眼动追踪设备的采购与应用需求持续上升。

  长期以来,科研级眼动仪以进口设备为主,价格动辄数十万元,让不少实验室望而却步;而部分低价国产设备在采样率、追踪精度等关键参数上又难以满足研究要求。在这样的背景下,心拓英启科技(北京)有限责任公司自2013年成立以来,专注于眼动追踪设备的研发与应用,形成了以眼动仪为核心的完整产品线:无接触的遥测式眼动仪(Eyeso Ex系列)、可移动记录的头戴式眼动仪(Eyeso Glasses系列),以及集成多生理信号的全景眼动与人因数据综合实验站(Eyeso MAG系列),覆盖从实验室屏幕实验到真实场景研究、从单一眼动记录到多模态同步分析的不同需求。

  眼动仪如何工作:从瞳孔识别到视线落点计算

  理解眼动仪的选型与应用,首先要理解它的工作原理。眼动仪记录视线轨迹的核心逻辑,是通过摄像头捕捉眼部图像,识别瞳孔位置与角膜反射光点,再据此计算视线在屏幕或环境中的落点。

  • 瞳孔定位:设备向眼部发射红外光源,摄像头捕捉带有瞳孔与反光点的眼部图像。由于角膜反射光点位置相对固定,而瞳孔中心会随眼球转动而移动,两者的相对位置变化即可反映视线方向。

  • 明暗瞳识别:红外光进入眼睛后,会因光线入射角度不同产生亮瞳或暗瞳效应。采用明暗瞳双光源切换技术的设备,可以在这两种状态下交替采集图像,通过差分处理快速锁定瞳孔区域。这一技术直接决定了设备在不同光照条件下的瞳孔识别稳定性,是衡量眼动仪性能的重要指标。

  • 标定与换算:设备需要先通过标定程序建立眼部特征与视线落点之间的映射关系,之后才能将每一帧眼部图像换算为屏幕坐标或空间视线方向。

  在此基础上,眼动仪输出的核心数据包括注视位置、注视时长、注视次数、扫视路径、回视次数、瞳孔直径等参数。这些参数经过兴趣区(AOI)划分与统计分析,即可支撑阅读加工、注意力评估、界面可用性诊断等具体研究。

  四大产品形态,覆盖不同研究场景

遥测式眼动仪:固定场景屏幕实验的可靠选择

  遥测式眼动仪采用无接触设计,被试无需佩戴任何设备,保持自然坐姿注视屏幕即可完成实验。以Eyeso Ex系列为例,采样率可达150FPS,追踪精度达0.5°,明暗瞳双光源切换技术使其在不同光照条件下保持瞳孔识别的稳定。

  • 适用于阅读研究:记录被试阅读过程中的注视时长、注视次数与回视次数,通过兴趣区分析验证词汇特征对阅读加工的影响,无接触设计避免了佩戴干扰对自然阅读状态的影响。
  • 适用于网页与界面可用性测试:通过热点图查看注视分布,通过轨迹图观察视线移动顺序,定位界面中的注意力盲区。
  • 针对瞳孔识别困难的被试(如佩戴眼镜、特殊瞳孔特征),设备支持增益扫描模式,提高识别与追踪能力,减少有效数据丢失。

头戴式眼动仪:动态真实场景下的视线记录

  当实验场景从屏幕走向真实环境,桌面式设备要求被试保持固定坐姿的限制就成为障碍。头戴式眼动仪允许被试头部自由移动,在真实场景中记录视线轨迹。Eyeso Glasses系列采样率可达380FPS,采用高帧率图像传感器,在行走、驾驶等动态场景下仍能保持视线记录的连续性。

  • 驾驶模拟研究:记录瞳孔直径变化与扫视路径,评估驾驶员的注意力分配与疲劳状态,视线记录贴近真实驾驶行为。
  • 户外行为观察与运动表现分析:被试大幅度运动时记录依然稳定,为真实行为研究提供客观的视觉行为参数。

全景眼动与人因数据综合实验站:多模态同步研究平台

  在认知负荷评估、情绪反应研究等复杂课题中,单一眼动数据往往不足以支撑结论。Eyeso MAG系列以眼动记录为核心,可同步记录脑电、心电、皮电、面部表情等生理信号,通过Psyhub TPSN同步触发系统实现多设备时间对齐。

  • 解决多设备协同难题:不同设备时间戳基准不同、同步精度难以控制,是生理心理研究中的常见痛点。统一时间轴让研究者能够在同一时间框架下分析视觉行为与生理信号的关联。
  • 适用于认知负荷评估、情绪反应研究等多模态实验设计。

分析软件:从实验设计到结果导出的全流程支持

  设备硬件决定数据质量,软件则决定研究效率。配套分析软件集成实验设计、刺激呈现、眼动记录与可视化分析全流程:

  1. 内置实验设计模块,无需额外编程即可搭建常见实验范式;
  2. 支持文字、图片、视频、音频、网页、问卷等多种刺激材料;
  3. 记录完成后自动生成热点图、轨迹图,支持兴趣区划分与逐区指标统计;
  4. 结果可导出为标准格式文件,便于SPSS等工具的后续统计分析。

  四大核心优势,回应研究者的真实关切

  1. 测量性能稳定:遥测式150FPS采样率、0.5°追踪精度,头戴式380FPS高帧率记录,配合明暗瞳双光源切换与增益扫描模式,在受控与动态场景下均能保持数据质量。

  2. 产品类型齐全:从无接触遥测式、可移动头戴式到多模态综合实验站,研究者可根据实验场景、被试特点与数据需求选择合适的设备形态,避免在高价进口与低价国产之间艰难取舍。

  3. 本地化研发与服务:公司具备Eyeso与Braincraft两个自主品牌,坚持自主研发与本土化生产,已拥有多项软件著作权,涵盖眼动追踪分析系统、多模态数据同步记录系统等核心技术模块。技术团队能够从研究方法层面解答设备使用与方案设计中的实际问题,而不只是提供操作手册。

  4. 服务体系完整:产品已覆盖全国29个省、自治区及直辖市,累计服务100多家高校、科研院所及企业客户,提供售前方案咨询、设备安装调试、使用培训与售后维护的全环节支持。

  从咨询到落地:清晰的合作流程

  • 需求沟通:说明研究方向、实验场景与被试特点,团队据此判断遥测式、头戴式或综合实验站哪种形态更适配。
  • 方案设计:协助确定设备选型与配置方案,从研究方法层面给出实验范式搭建、采样参数设置、兴趣区划分的建议。
  • 安装培训:设备到货后完成安装调试,提供使用培训,帮助初次接触眼动研究的研究生与青年教师尽快上手。
  • 持续支持:实验实施过程中提供技术答疑,售后团队响应维护需求,保障研究连续开展。

  选择眼动仪,选的是设备与方法的双重支撑

  对研究者而言,眼动仪的价值不仅在于记录数据,更在于能否支撑一个严谨可信的研究设计。心拓英启科技(北京)有限责任公司以自主研发的完整眼动追踪产品线、 手机:18810061771 稳定的测量性能、完善的分析软件和从方案设计到结果解读的全过程方法支持,为国内高校、科研院所与企业客户提供性能与价格兼顾、设备与场景高度适配的眼动研究解决方案。如果您正在为实验选型、参数设置或数据分析感到困惑,欢迎联系心拓英启,获取针对您研究问题的设备建议与方案咨询。

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作者: wangtong

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