一種視覺注意的檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種視覺注意的檢測(cè)方法和系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)通過采集視覺注意過程中各個(gè)注視點(diǎn)的時(shí)間序列和對(duì)應(yīng)的瞳孔直徑序列，根據(jù)所述時(shí)間序列和瞳孔直徑序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制注意變化曲線，根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段，進(jìn)而基于持續(xù)時(shí)間和瞳孔變化率對(duì)每個(gè)所述注意階段進(jìn)行數(shù)值分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)視覺注意的各個(gè)階段進(jìn)行定量計(jì)算，能夠全面、系統(tǒng)、定量地刻畫注意的變化過程。
【專利說明】一種視覺注意的檢測(cè)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及認(rèn)知科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和量化分析領(lǐng)域，特別涉及一種視覺注意的檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，眼睛是心靈的窗口，是我們獲取外界信息的重要方式，人類的信息加工在很大程度上依賴于視覺通道。有研究表明，人類通過眼睛獲取的外界信息高達(dá)80^-90?^因此可以認(rèn)為眼球運(yùn)動(dòng)的研究是研究人的認(rèn)知活動(dòng)(注意、記憶、推理、閱讀等)規(guī)律最有效的手段。早在19世紀(jì)就有人通過人的眼球運(yùn)動(dòng)來研究人的認(rèn)知活動(dòng)(注意、記憶、推理、閱讀等)規(guī)律。近年來，一些精密眼動(dòng)儀的相繼問世，為通過分析記錄到的眼動(dòng)數(shù)據(jù)研究眼動(dòng)與人的認(rèn)知活動(dòng)(注意、記憶、推理、閱讀等)的關(guān)系提供了新的有效工具。
[0003]但是，現(xiàn)有的針對(duì)人的注意力的研究，普遍采用定性描述的方式，存在缺乏定量刻畫、整體性、動(dòng)態(tài)性和定量性刻畫的不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種視覺注意的檢測(cè)方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)可以對(duì)視覺注意的各個(gè)階段進(jìn)行定量計(jì)算，能夠全面、系統(tǒng)、定量地刻畫注意的變化過程。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種視覺注意的檢測(cè)方法，包括如下步驟:采集視覺注意過程中各個(gè)注視點(diǎn)的時(shí)間序列和對(duì)應(yīng)的瞳孔直徑序列；根據(jù)所述時(shí)間序列和瞳孔直徑序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制注意變化曲線；根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段；基于持續(xù)時(shí)間和瞳孔變化率對(duì)每個(gè)所述注意階段進(jìn)行數(shù)值分析。
[0006]其中，所述將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段的步驟進(jìn)一步包括:根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)在所述注意變化曲線上選取五個(gè)注意點(diǎn)；根據(jù)所述五個(gè)注意點(diǎn)將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段；其中，所述五個(gè)注意點(diǎn)依次為注意開始點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最小的點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最大的點(diǎn)、注意結(jié)束點(diǎn)和注意結(jié)束后瞳孔直徑達(dá)到平穩(wěn)階段的點(diǎn)，所述四個(gè)注意階段依次為注意準(zhǔn)備階段、注意處理階段、注意保持階段和注意解除階段。
[0007]其中，所述對(duì)所述注意準(zhǔn)備階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括:計(jì)算所述注意準(zhǔn)備階段的注意準(zhǔn)備時(shí)間和注意準(zhǔn)備速率，
[0008]= tB-tA,
[0009]Rab = (Pb-Pa) / (tB-tA),
[0010]其中，tA為注意開始點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pa為tA時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tB為注意準(zhǔn)備結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pb為tB時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tAB為注意準(zhǔn)備時(shí)間，Rab為注意準(zhǔn)備速率。
[0011]其中，所述對(duì)所述注意處理階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括:計(jì)算所述注意處理階段的注意處理時(shí)間和注意處理速率，
[0012] tBC 一 tc_tB，
[0013]Rbc = (Pc-Pb) / (tc-tB)，
[0014]其中，tB為注意準(zhǔn)備結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，即注意處理開始點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pb為tB時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tc為注意處理結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pc為t。時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tBC為注意處理時(shí)間，Rbc為注意處理速率。
[0015]其中，所述對(duì)所述注意保持階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括:計(jì)算所述注意保持階段的注意保持時(shí)間和注意力變化率，
[0016]tCD = tD-tc,
[001 7] Rcd — Pcd/ (tn-tc) ?
[0018]其中，t。為注意處理結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，即注意保持開始點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tD為注意保持結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tCD為注意保持時(shí)間，PeD = XjLi Pj /n, 1 = 1,2, 3,..., n, Pi是注意保持階段第i個(gè)注視點(diǎn)的瞳孔直徑，Rcd為注意力變化率。
[0019]其中，所述對(duì)所述注意解除階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括:計(jì)算所述注意解除階段的注意恢復(fù)時(shí)間和注意恢復(fù)速率，
[0020]tDE = tE-tD,
[0021]Rde = (Pe-Pd) / (tE-tD),
[0022]其中，tD為注意保持結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tE為注意解除恢復(fù)完成點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tDE為注意恢復(fù)時(shí)間，Pd為tD時(shí)刻的瞳孔直徑大小，Pe為tE時(shí)刻的瞳孔直徑大小，Rde為注意恢復(fù)速率。
[0023]如上所述，根據(jù)本發(fā)明提供的視覺注意的檢測(cè)方法，對(duì)注意過程可以動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)地用注意變化曲線表示，而且可以比較注意的動(dòng)態(tài)變化過程和注意變化曲線相結(jié)合來細(xì)化研究注意的過程，更加全面、系統(tǒng)地刻畫注意規(guī)律。同時(shí)，本發(fā)明對(duì)于注意的各個(gè)階段進(jìn)行定量計(jì)算，能夠全面、系統(tǒng)、定量地刻畫注意的變化過程，為注意的研究提供了新的視角和方法，采用定量刻畫、整體性、動(dòng)態(tài)性方式，為認(rèn)知科學(xué)和認(rèn)知心理研究提供了新的方法。
[0024]本發(fā)明的又一目的是提供一種視覺注意的檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)于注意的各個(gè)階段進(jìn)行定量計(jì)算，能夠全面、系統(tǒng)、定量地刻畫注意的變化過程。
[0025]所述一種視覺注意的檢測(cè)系統(tǒng)，包括:刺激提供裝置1，用于設(shè)置視覺刺激任務(wù)并提供給測(cè)試者；眼動(dòng)采集裝置2，用于視覺注意過程中各個(gè)注視點(diǎn)的時(shí)間序列和對(duì)應(yīng)的瞳孔直徑序列；注意變化曲線生成裝置3，連接到眼動(dòng)采集裝置2，其用于根據(jù)所述時(shí)間序列和瞳孔直徑序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成注意變化曲線；和數(shù)值分析裝置4，連接到所述注意變化曲線生成裝置3，用于基于持續(xù)時(shí)間和瞳孔變化率對(duì)注意變化曲線進(jìn)行數(shù)值分析。
[0026]其中，所述注意變化曲線生成裝置3以時(shí)間序列為橫軸，瞳孔直徑序列為縱軸生成注意變化曲線。
[0027]其中，所述數(shù)值分析裝置4通過下述方式對(duì)注意變化曲線進(jìn)行處理:根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)在所述注意變化曲線上選取五個(gè)注意點(diǎn)；根據(jù)所述五個(gè)注意點(diǎn)將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段；其中，所述五個(gè)注意點(diǎn)依次為注意開始點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最小的點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最大的點(diǎn)、注意結(jié)束點(diǎn)和注意結(jié)束后瞳孔直徑達(dá)到平穩(wěn)階段的點(diǎn)，所述四個(gè)注意階段依次為注意準(zhǔn)備階段、注意處理階段、注意保持階段和注意解除階段。
[0028]其中，所述數(shù)值分析裝置4通過下述操作對(duì)注意變化曲線進(jìn)行數(shù)值分析:計(jì)算所述注意準(zhǔn)備階段的注意準(zhǔn)備時(shí)間和注意準(zhǔn)備速率；計(jì)算所述注意處理階段的注意處理時(shí)間和注意處理速率；計(jì)算所述注意保持階段的注意保持時(shí)間和注意力變化率；以及計(jì)算所述注意解除階段的注意恢復(fù)時(shí)間和注意恢復(fù)速率。
[0029]如上所述，本發(fā)明實(shí)施方式提供的視覺注意的檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)注意過程可以動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)地用注意變化曲線表示，而且可以比較注意的動(dòng)態(tài)變化過程和注意變化曲線相結(jié)合來細(xì)化研究注意的過程，更加全面、系統(tǒng)地刻畫注意規(guī)律。同時(shí)，本發(fā)明對(duì)于注意的各個(gè)階段進(jìn)行定量計(jì)算，能夠全面、系統(tǒng)、定量地刻畫注意的變化過程，為注意的研究提供了新的視角和方法，采用定量刻畫、整體性、動(dòng)態(tài)性方式，為認(rèn)知科學(xué)和認(rèn)知心理研究提供了新的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的視覺注意的檢測(cè)方法流程圖；
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的注意變化曲線的確定流程圖；
[0032]圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用戶注意變化曲線圖；
[0033]圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的視覺注意的檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0035]在對(duì)人的注意過程進(jìn)行分析時(shí)，普遍認(rèn)為注意包括4個(gè)亞成分:注意定向、選擇注意、分散注意和維持注意。在大量認(rèn)知心理學(xué)和生物學(xué)研究基礎(chǔ)上提出了注意的網(wǎng)絡(luò)學(xué)說，認(rèn)為在認(rèn)知、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)遞質(zhì)等水平上，注意可以分為三個(gè)注意網(wǎng)絡(luò):分別為執(zhí)行注意的警覺、定向和執(zhí)行控制功能。警覺是指實(shí)現(xiàn)并維持一種警醒的狀態(tài)，定向是從感覺輸入中選擇信息，執(zhí)行控制是指在反應(yīng)之間解決沖突。這就說明注意并不是整體性的，而是可以細(xì)化的。
[0036]本發(fā)明針對(duì)上述情況，通過眼動(dòng)采集裝置記錄到的眼動(dòng)數(shù)據(jù)將注意細(xì)化并繪制成了注意變化曲線。
[0037]圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的視覺注意的檢測(cè)方法流程圖；
[0038]步驟SI，采集視覺注意過程中各個(gè)注視點(diǎn)的時(shí)間序列和對(duì)應(yīng)的瞳孔直徑序列。
[0039]首先需要說明的是，在注意過程中，注意的變化會(huì)引起瞳孔直徑的變化。本發(fā)明采用瞳孔直徑曲線定量表示注意變化曲線，注意的動(dòng)態(tài)變化特征可以用瞳孔直徑的動(dòng)態(tài)變化特征進(jìn)行表示。
[0040]基于上述理論，本步驟首先設(shè)置引起瞳孔直徑變化的視覺刺激任務(wù)，包括如下步驟:
[0041]首先，從圖片庫中任意選取4幅圖片。由于被選出來的4幅圖片的大小、亮度和灰度均可能存在差異，需要對(duì)圖片進(jìn)行規(guī)范化處理。在本發(fā)明中，采用圖像處理軟件(例如，Photoshop軟件)將每一幅圖片都處理成為相同大小、相同亮度和相同灰度的圖片。其中，規(guī)范化處理后的圖片的大小可以為200*200像素。
[0042]其次，將上述規(guī)范化處理后的4幅圖片按照4個(gè)象限不重疊地緊密地組合在一起，從而構(gòu)成一個(gè)視覺刺激任務(wù)。
[0043]然后，將上述視覺刺激任務(wù)呈現(xiàn)給用戶。具體地，首先，向用戶呈現(xiàn)5秒黑屏(黑屏中央呈現(xiàn)一個(gè)“ + ”號(hào))；然后，把視覺刺激任務(wù)呈現(xiàn)在屏幕中央(水平視角和垂直視角都為12° )，讓被測(cè)試者觀看5秒鐘；最后向用戶呈現(xiàn)5秒黑屏(黑屏中央呈現(xiàn)一個(gè)“ + ”號(hào))。在這個(gè)過程中，使用眼動(dòng)采集裝置同步采集用戶的各個(gè)注視點(diǎn)的時(shí)間序列h、t2、…、tn，以及對(duì)應(yīng)的瞳孔直徑序列PpP2、…、Pn，其中，η為注視點(diǎn)數(shù)，瞳孔直徑P1為h時(shí)刻的用戶瞳孔直徑，瞳孔直徑P2為t2時(shí)刻的用戶瞳孔直徑，以此類推，不再贅述。
[0044]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可以采用型號(hào)為Tobii T120的非侵入式眼動(dòng)儀，以120Hz的采樣頻率記錄用戶在觀看圖片時(shí)的注意變化曲線。
[0045]步驟S2，根據(jù)所述時(shí)間序列和瞳孔直徑序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制注意變化曲線。
[0046]具體地，以時(shí)間序列為橫軸，瞳孔直徑序列為縱軸繪制瞳孔直徑隨時(shí)間變化曲線，即用戶的注意變化曲線。
[0047]步驟S3，根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)將注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段。
[0048]具體地，在本步驟中，根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)，從注意變化曲線上選取五個(gè)注意點(diǎn)。其中，預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)包括注意開始點(diǎn)、注意結(jié)束點(diǎn)。預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)包括注意過程中瞳孔直徑最小的點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最大的點(diǎn)和注意結(jié)束后瞳孔直徑達(dá)到平穩(wěn)階段的點(diǎn)。
[0049]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，五個(gè)注意點(diǎn)包括注意開始點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最小的點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最大的點(diǎn)、注意結(jié)束點(diǎn)和注意結(jié)束后瞳孔直徑達(dá)到平穩(wěn)階段的點(diǎn)。
[0050]然后，根據(jù)上述五個(gè)注意點(diǎn)，以上述五個(gè)注意點(diǎn)中任意相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的過程為一個(gè)注意階段，將注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段。其中，四個(gè)注意階段包括:注意準(zhǔn)備階段、注意處理階段、注意保持階段和注意解除階段。
[0051]圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的注意變化曲線的確定流程圖。
[0052]下面參考圖2對(duì)步驟S2中注意變化曲線5點(diǎn)選取和4個(gè)注意階段的確定方法進(jìn)行說明。
[0053]從圖2中可以看出，圖2所示的變化曲線由5個(gè)注意點(diǎn)(A、B、C、D、E)和4個(gè)注意階段(AB、BC、CD、DE)組成。
[0054]A點(diǎn):注意開始點(diǎn)；
[0055]B點(diǎn):注意過程中瞳孔直徑最小的點(diǎn)；
[0056]C點(diǎn):注意過程中瞳孔直徑最大的點(diǎn)；
[0057]D點(diǎn):注意結(jié)束時(shí)的點(diǎn)；
[0058]E點(diǎn):注意結(jié)束后瞳孔直徑達(dá)到平穩(wěn)階段的點(diǎn)。
[0059]上述5個(gè)注意點(diǎn)(A、B、C、D、E)將注意變化曲線分成了 4個(gè)注意階段。
[0060]AB段:注意準(zhǔn)備階段，該階段包括注意警醒和注意定向兩種注意成分。
[0061]BC段:注意處理階段，該階段包括選擇注意、處理注意和轉(zhuǎn)移注意三個(gè)注意成分。注意處理過程是首先選擇一個(gè)注意，然后對(duì)于選擇的注意進(jìn)行加工處理，注意處理完成后，轉(zhuǎn)移注意到被選擇的下一個(gè)注意。三個(gè)注意成分如此循環(huán)，直到所有的注意都處理完成。
[0062]CD段:注意保持階段，該階段為注意處理完成后，一直保持注意直至注意結(jié)束的過程。
[0063]DE段:注意解除階段，該階段是注意恢復(fù)階段，即注意從保持恢復(fù)到?jīng)]有注意的靜息階段。
[0064]步驟S4,基于持續(xù)時(shí)間和瞳孔變化率對(duì)每個(gè)注意階段進(jìn)行數(shù)值分析。
[0065]下面分別對(duì)步驟S3中設(shè)置的四個(gè)注意階段:注意準(zhǔn)備階段、注意處理階段、注意保持階段和注意解除階段的數(shù)值分析分別進(jìn)行描述。
[0066]為方便描述，下面仍以圖2所示的由5個(gè)注意點(diǎn)(A、B、C、D、E)和4個(gè)注意階段(AB, BC、⑶、DE)組成的注意變化曲線進(jìn)行說明。
[0067](I)注意準(zhǔn)備階段
[0068]注意準(zhǔn)備階段是注意的第一個(gè)階段，對(duì)應(yīng)瞳孔直徑變化的AB段，A是注意的開始點(diǎn)，也是注意準(zhǔn)備的起始點(diǎn)，B是注意準(zhǔn)備結(jié)束點(diǎn)，也是注意處理開始點(diǎn)。本發(fā)明中，建立了參數(shù)注意準(zhǔn)備時(shí)間tAB和注意準(zhǔn)備速率Rab來描述注意準(zhǔn)備階段，如式(I)所示。
[0069]對(duì)注意準(zhǔn)備階段進(jìn)行數(shù)值分析，包括:計(jì)算注意準(zhǔn)備階段的注意準(zhǔn)備時(shí)間和注意準(zhǔn)備速率。
[0070]?αβ = tB-tA ；
[0071]Rab = (Pb-Pa) / (tB-tA) , (I)
[0072]其中，tA為注意開始點(diǎn)A對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pa為tA時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tB為注意準(zhǔn)備結(jié)束點(diǎn)B對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pb為tB時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tAB為注意準(zhǔn)備時(shí)間，Rab為注意準(zhǔn)備速率，即AB段斜率，Rab〈0。
[0073]注意準(zhǔn)備階段是注意的警醒過程，并伴隨著注意定向。注意警醒是從非注意狀態(tài)到注意狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，注意定向是注意狀態(tài)達(dá)到后持續(xù)確定的狀態(tài)。在非注意狀態(tài)下，瞳孔直徑大；在注意狀態(tài)下，瞳孔直徑小。因此，注意準(zhǔn)備階段是瞳孔直徑從大到小逐漸調(diào)節(jié)過程，為注意處理做準(zhǔn)備，注意準(zhǔn)備階段的注意準(zhǔn)備速率Ra/0，Rab的絕對(duì)值大小表示注意準(zhǔn)備的快慢，Rab為負(fù)時(shí)表示注意準(zhǔn)備時(shí)瞳孔直徑是縮小的。
[0074](2)注意處理階段
[0075]注意處理階段是注意的第二個(gè)階段，對(duì)應(yīng)瞳孔直徑變化的BC段，B是注意準(zhǔn)備結(jié)束點(diǎn)，也是注意處理階段開始點(diǎn)，C是注意處理完成點(diǎn)，也是注意保持開始點(diǎn)。本發(fā)明中，通過構(gòu)建參數(shù)注意處理時(shí)間為tB。和注意處理速率為Rbc來描述注意處理階段，如式(2)所示。
[0076]對(duì)注意處理階段進(jìn)行數(shù)值分析，包括:計(jì)算注意處理階段的注意處理時(shí)間和注意處理速率。
[0077]tBC = tc-tB ；
[0078]Rbc = (Pc-Pb) / (tc-tB)，⑵
[0079]其中，tB為注意處理開始點(diǎn)B對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pb為tB時(shí)刻的瞳孔直徑大小，t。為注意處理結(jié)束點(diǎn)C對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pc為t。時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tBC為注意處理時(shí)間，rb。為注意處理速率，即BC段斜率，Rbc>0。
[0080]注意處理階段包括三個(gè)注意成分:選擇注意、處理注意和轉(zhuǎn)移注意。隨著注意處理的增加，心理負(fù)荷逐漸增大，瞳孔直徑也從注意處理開始的Pb逐漸增大到注意處理結(jié)束的Pc,因此，注意處理階段的瞳孔直徑的變化率Rbc>0。
[0081](3)注意保持階段
[0082]注意保持階段是注意的第三個(gè)階段，對(duì)應(yīng)瞳孔直徑變化的CD段，C是注意保持開始點(diǎn)，也就是注意處理結(jié)束點(diǎn)，D是注意保持結(jié)束點(diǎn)，也是注意解除開始點(diǎn),本發(fā)明中,通過構(gòu)建參數(shù)注意保持時(shí)間為tD。和注意力變化率Rm來描述注意保持階段，如式(3)所示。
[0083]對(duì)注意保持階段進(jìn)行數(shù)值分析，包括:計(jì)算所述注意保持階段的注意保持時(shí)間和注意力變化率，
[0084]tCD = tD-tc ；
[0085]Rcd = Pcd/ (tD-tc) , (3)
[0086]其中，tr為注意保持開始點(diǎn)C對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tD為注意保持結(jié)束點(diǎn)D對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tCD為注意保持時(shí)間PcdI = 1,2,3,...，!!，Pi是注意保持階段⑶段第i個(gè)注視點(diǎn)的瞳孔直徑，Rcd為注意力變化率。
[0087]注意保持階段反映了注意保持能力，即注意力，注意力變化率Rm是指注意保持階段平均瞳孔直徑的大小與注意保持時(shí)間的比率，注意力變化率越小表示注意力越強(qiáng)。
[0088](4)注意解除階段
[0089]注意解除階段是注意的第四個(gè)階段，注意解除階段就是注意的恢復(fù)過程，注意從注意保持恢復(fù)到非注意狀態(tài)。注意解除階段對(duì)應(yīng)瞳孔直徑變化的DE段，D是注意保持結(jié)束點(diǎn)，也是注意解除開始點(diǎn)，E是注意解除恢復(fù)完成點(diǎn)。本發(fā)明中，通過構(gòu)建參數(shù)注意恢復(fù)時(shí)間tDE和注意恢復(fù)速率Rde來描述注意解除階段，如式(4)所示。
[0090]對(duì)注意解除階段進(jìn)行數(shù)值分析，包括:計(jì)算所述注意解除階段的注意恢復(fù)時(shí)間和注意恢復(fù)速率，
[0091]tDE = tE-tD ；
[0092]Rde = (Pe-Pd) / (tE-tD)，⑷
[0093]其中，tD為注意解除開始點(diǎn)D對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tE為注意解除恢復(fù)完成點(diǎn)E對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tDE為注意恢復(fù)時(shí)間，Pd為tD時(shí)刻的瞳孔直徑大小，Pe為tE時(shí)刻的瞳孔直徑大小，Rde為注意恢復(fù)速率，即DE段斜率，RDE>0。
[0094]注意解除階段就是注意的恢復(fù)過程，注意從注意保持恢復(fù)到非注意狀態(tài)，瞳孔直徑也從注意保持的Pd逐漸增大到非注意狀態(tài)的PE，因此，注意解除階段的瞳孔直徑的變化率 Rde>0。
[0095]圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用戶注意變化曲線圖。
[0096]其中，圖3(a)為用戶I的注意變化曲線，圖3 (b)為用戶2的注意變化曲線。參見圖3(a)和圖3(b)，以用戶I和用戶2的注意變化曲線為例對(duì)本發(fā)明的視覺注意的檢測(cè)方法進(jìn)行描述。參考步驟S3和圖2中確定5個(gè)注意點(diǎn)(即A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)、E點(diǎn))和4個(gè)注意階段(AB、BC、CD、DE)的劃分方式對(duì)用戶I和用戶2的注意變化曲線進(jìn)行標(biāo)注。
[0097]根據(jù)圖3(a)和圖3(b)所示5個(gè)注意點(diǎn)和4個(gè)注意階段對(duì)應(yīng)的時(shí)間和瞳孔直徑參數(shù)，采用步驟S4中方式對(duì)每個(gè)注意階段進(jìn)行數(shù)值分析，得到每個(gè)注意階段的數(shù)值分析結(jié)果。表I示出了用戶I和用戶2的各個(gè)注意階段所需時(shí)間和注意特征。
[0098]表1
[0099]

【權(quán)利要求】
1.一種視覺注意的檢測(cè)方法，包括如下步驟: 采集視覺注意過程中各個(gè)注視點(diǎn)的時(shí)間序列和對(duì)應(yīng)的瞳孔直徑序列； 根據(jù)所述時(shí)間序列和瞳孔直徑序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成注意變化曲線； 根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段； 基于持續(xù)時(shí)間和瞳孔變化率對(duì)每個(gè)所述注意階段進(jìn)行數(shù)值分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段的步驟進(jìn)一步包括: 根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)在所述注意變化曲線上選取五個(gè)注意點(diǎn)； 根據(jù)所述五個(gè)注意點(diǎn)將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段； 其中，所述五個(gè)注意點(diǎn)依次為注意開始點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最小的點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最大的點(diǎn)、注意結(jié)束點(diǎn)和注意結(jié)束后瞳孔直徑達(dá)到平穩(wěn)階段的點(diǎn)，所述四個(gè)注意階段依次為注意準(zhǔn)備階段、注意處理階段、注意保持階段和注意解除階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述注意準(zhǔn)備階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括: 計(jì)算所述注意準(zhǔn)備階段的注意準(zhǔn)備時(shí)間和注意準(zhǔn)備速率，
^AB —
Rab = (Pb-Pa) / (tB-tA)， 其中，tA為注意開始點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pa為tA時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tB為注意準(zhǔn)備結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pb為tB時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tAB為注意準(zhǔn)備時(shí)間，Rab為注意準(zhǔn)備速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述注意處理階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括: 計(jì)算所述注意處理階段的注意處理時(shí)間和注意處理速率，
^BC — ^c-?β?
Rbc = (Pc-Pb) / (tc-tB)， 其中，tB為注意準(zhǔn)備結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，即注意處理開始點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pb為tB時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tc為注意處理結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，Pc為t。時(shí)刻的瞳孔直徑大小，tBC為注意處理時(shí)間，Rbc為注意處理速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述注意保持階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括: 計(jì)算所述注意保持階段的注意保持時(shí)間和注意力變化率，
tcD — ^d-tc?
Rcd — Pcd/ (tD_tc)， 其中，t。為注意處理結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，即注意保持開始點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tD為注意保持結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tCD為注意保持時(shí)間，Pcd — EILi Pj /n，i = 1，2，3,..., n, Pi是注意保持階段第i個(gè)注視點(diǎn)的瞳孔直徑，Rcd為注意力變化率。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述注意解除階段進(jìn)行數(shù)值分析的步驟包括: 計(jì)算所述注意解除階段的注意恢復(fù)時(shí)間和注意恢復(fù)速率，
^DE — tE_tD，
Rde = (Pe-Pd) / (tE-tD), 其中，tD為注意保持結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tE為注意解除恢復(fù)完成點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，tDE為注意恢復(fù)時(shí)間，Pd為tD時(shí)刻的瞳孔直徑大小，Pe為tE時(shí)刻的瞳孔直徑大小，Rde為注意恢復(fù)速率。
7.一種視覺注意的檢測(cè)系統(tǒng)，包括: 刺激提供裝置(I)，用于設(shè)置視覺刺激任務(wù)并提供給測(cè)試者； 眼動(dòng)采集裝置(2)，用于視覺注意過程中各個(gè)注視點(diǎn)的時(shí)間序列和對(duì)應(yīng)的瞳孔直徑序列； 注意變化曲線生成裝置(3)，連接到眼動(dòng)采集裝置(2)，其用于根據(jù)所述時(shí)間序列和瞳孔直徑序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成注意變化曲線；和 數(shù)值分析裝置(4)，連接到所述注意變化曲線生成裝置(3)，用于基于持續(xù)時(shí)間和瞳孔變化率對(duì)注意變化曲線進(jìn)行數(shù)值分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述注意變化曲線生成裝置(3)以時(shí)間序列為橫軸，瞳孔直徑序列為縱軸生成注意變化曲線。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)值分析裝置(4)通過下述方式對(duì)注意變化曲線進(jìn)行處理: 根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間參數(shù)和預(yù)設(shè)瞳孔直徑參數(shù)在所述注意變化曲線上選取五個(gè)注意點(diǎn)； 根據(jù)所述五個(gè)注意點(diǎn)將所述注意變化曲線劃分為四個(gè)注意階段； 其中，所述五個(gè)注意點(diǎn)依次為注意開始點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最小的點(diǎn)、注意過程中瞳孔直徑最大的點(diǎn)、注意結(jié)束點(diǎn)和注意結(jié)束后瞳孔直徑達(dá)到平穩(wěn)階段的點(diǎn)，所述四個(gè)注意階段依次為注意準(zhǔn)備階段、注意處理階段、注意保持階段和注意解除階段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)值分析裝置(4)通過下述操作對(duì)注意變化曲線進(jìn)行數(shù)值分析: 計(jì)算所述注意準(zhǔn)備階段的注意準(zhǔn)備時(shí)間和注意準(zhǔn)備速率； 計(jì)算所述注意處理階段的注意處理時(shí)間和注意處理速率； 計(jì)算所述注意保持階段的注意保持時(shí)間和注意力變化率；以及 計(jì)算所述注意解除階段的注意恢復(fù)時(shí)間和注意恢復(fù)速率。
【文檔編號(hào)】A61B5/16GK104173063SQ201410441421
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】栗覓, 呂勝富, 王靜, 鐘寧 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)