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思影科技眼動數(shù)據處理業(yè)務

2020-05-12

  為更好地幫助到想要心理學及認知科學的客戶們,拓展思影科技的業(yè)務范圍,思影科技推出眼動數(shù)據處理業(yè)務。如感興趣請聯(lián)系楊曉飛siyingyxf18983979082(微信號)進行咨詢,電話:18580429226.

眼動數(shù)據看似簡單,但其數(shù)據結構緊密結合了平面空間特性和時間特性。單純的感興趣分析,不僅難以挖掘出數(shù)據中有用的隱含信息,在文章發(fā)表的過程中,也會由于分析手段簡單而不易引起審稿人的重視,難以發(fā)出高質量的文章。因此,思影科技結合最新的眼動數(shù)據處理技術,為客戶的認知科學研究保駕護航。

1. 實驗范式推薦與設計得當?shù)膶嶒炘O計不僅可以幫助研究者探測由感興趣的變量引起的固定效應,還能更好的控制系統(tǒng)誤差。但眼動實驗在設計方法上靈活多變,針對不同的材料、不同的效應以及不同的被試都有不同的實驗范式。好的實驗設計可以幫助研究者得到更魯棒的實驗結果,發(fā)表出更優(yōu)秀的論文。實驗范式包括但不限于移動窗口范式、移動掩蔽范式、邊界范式、快速啟動范式、消失文本范式和視覺—情境范式、視覺導向眼跳范式、預測性眼跳范式、記憶導向眼跳范式和反向眼跳范式等。思影科技能夠結合研究者的興趣,設計對應的實驗方案,或者幫助研究者優(yōu)化實驗設計,并結合數(shù)據處理方法改良實驗設計,幫助研究者們更有效的采集數(shù)據。

反向注意眼跳實驗設計范例


視覺導向眼跳實驗設計范例



2.數(shù)據清洗

早期關于統(tǒng)計“穩(wěn)定性”的研究多次強調數(shù)據“清潔度”的重要性。數(shù)據清洗作為定量研究的基本內容,以往研究中僅有22%38%的文獻報告了該過程。

因此,思影科技推出了專門的數(shù)據清洗方案,以保證客戶數(shù)據的清潔度。同時,定制化的數(shù)據清洗方案,可以幫助客戶更好地滿足不同雜志在數(shù)據處理方面提出的要求。

數(shù)據清洗的系統(tǒng)步驟

3.基于感興趣區(qū)(AOI)的基本眼動指標分析

時間維度指標分析:包括但不限于:

單一注視時間single fixation duration,是指在最初的對刺激材料的觀察中, 興趣區(qū)內有且只有一次注視時的注視時間, 單一注視時間被認為是閱讀和網頁研究中良好的指標。

首次注視時間:first fixation duration,指在首次通過閱讀中某興趣區(qū)內的首個注視點的注視時間, 不用考慮該興趣區(qū)有多少個注視點,該指標反應了被試在初始加工中的注意傾向,在視覺導向任務、反向眼跳任務中都具有重要意義

第二次注視時間second fixation duration,當一個興趣區(qū)在首次加工過程中被多次注視時, 在首次加工過程中除了首次注視點外的所有注視點的持續(xù)時間構成第二次注視時間,改指標反映了被試的早期注意加工

凝視時間:gaze Duration,是指從首次注視點開始到注視點首次離開當前興趣區(qū)之間的持續(xù)時間, 包括興趣區(qū)內的回視,該指標反映了被試在初次加工中對視覺對象的識別過程。

離開目標后的首次注視時間:first fixation duration after leaving,是指注視點離開當前興趣區(qū)后的首次注視時間,是視覺導向任務、預測性眼跳任務中重要的反應指標

回視時間:regression time,是指所有回視到當前興趣區(qū)的注視時間之和,反映了被試的再加工過程,在記憶導向眼跳范式、反向眼跳范式中都是重要的反應指標

總注視時間:total fixation duration,也被稱為總停留時間(total dwell time) 或總觀看時間(total viewing time),是落在興趣區(qū)的所有注視點的時間的總和,該指標能良好的反應被試在單個試次加工中對不同興趣區(qū)的加工過程

平均注視時間:mean fixation duration,興趣區(qū)內所有注視點的持續(xù)時間的平均值,與總注視時間反應類似的加工過程


空間維度指標分析:包括但不限于:

眼跳距離:saccadic amplitude/saccadic length/saccadic size,是指從眼跳開始到此次眼跳結束之間的距離。眼跳距離大, 說明被試在眼跳前的注視中所獲得的信息越多

注視位置:是指注視點所處的位置, 當前的注視位置既是前一次眼跳的落點位置(landing site)也是下一次眼跳的起跳位置(launch site)。在眼動記錄數(shù)據時, 注視位置一般都是以二維的(x, y)坐標系統(tǒng)采樣, 單位為像素,在數(shù)據分析時需要對注視位置數(shù)據進行轉換。注視位置可以有效地反應被試的實時眼動過程,通過結合時間分析,可以對注視路徑進行分析。

注視次數(shù):number of fixations,是指興趣區(qū)被注視的總次數(shù)。該指標能有效反映實驗材料的認知加工負荷, 認知負荷較大的視覺材料, 注視次數(shù)也更多。

再注視比率:refixation rate,就是首次觀看興趣區(qū)被多次注視的概率, 等于首次觀看興趣區(qū)被多次注視的頻率與該興趣區(qū)被單一注視和多次注視的頻率之和的比值。該指標對許多認知變量反映敏感,是視覺導向任務、記憶導向任務中的重要指標。

回視次數(shù):regression count,反映了讀者對之前視覺信息的再加工過程。眼動指標層出不窮,這里僅例舉了在以往研究中最常見且使用廣泛的指標,在不同文獻中,都有不同的眼動指標被定義。思影科技將會為您提供最合適的眼動指標(可以由您提供的參考文獻決定)以及使用時下最優(yōu)的模型(例如混合線性模型、MCMC貝葉斯模型等)進行數(shù)據分析。確保您在投稿時不因技術方法而感到為難。

 

基于感興趣(AOI)的基本眼動指標的可視化

 

4.基于采樣點數(shù)據的時程分析

眼動數(shù)據的時間進程分析,能夠有效反映不同被試或者相同被試在不同條件下,注視過程的動態(tài)變化。該方法已經被多篇文章使用,具有良好的統(tǒng)計檢驗效力。

時程分析示意圖

  

5.基于熱圖的平面空間分析

雖然很多眼動儀提供了熱圖制作軟件,但是對于熱圖無法進行統(tǒng)計,而熱圖的統(tǒng)計能夠更加直觀的反應被試對加工對象的加工過程。因此,對熱圖統(tǒng)計仍舊是重要的,并且在最新的文獻中也仍舊被使用。

使用iMAP4工具包,可以在多組受試者之間和/或受試者內部進行靈活的編碼和比較,并對固定效果(主要效果、交互作用等)執(zhí)行所有可能的線性對比。該工具還有基于重采樣的非參數(shù)檢驗,在統(tǒng)計分析上具有較強的魯棒性。

思影科技可以在該工具包的基礎上,為您提供更好的熱圖統(tǒng)計分析,從此讓您對熱圖的分析不僅僅停留在視覺描述上。

iMPA4 眼動熱圖的統(tǒng)計分析

 

6.瞳孔數(shù)據分析

原始的瞳孔直徑數(shù)據記錄的是,在當前刺激情境下觀看者的瞳孔直徑大小。但在數(shù)據分析中多采用瞳孔直徑的變化值作為指標。

思影科技將使用最前沿的方法對瞳孔直徑數(shù)據進行分析,并定制數(shù)據分析代碼。

 

瞳孔直徑變化的時程分析

  

7.基于眼動數(shù)據的機器學習方法

基于眼動數(shù)據感興趣的眼動指標(如上所述),構建機器學習模型,實現(xiàn)對不同群組的分類以及對量表得分的預測。除此以外,在眼動分析中,通過機器學習方法檢測眼動事件也是當前許多研究者關注的重點,該方法可以大大提升數(shù)據的利用率。

機器學習模型

包括但不限于:支持向量機(SVM)、線性判別分析(LDA)、Logistic回歸、隨機森林(Random Forest)、RVR、Elastic Net。

結果可視化

可視化重要分類特征或者預測特征的眼動AOI區(qū)域的貢獻值;提供基于某個AOI區(qū)域指標的機器學習分析的點線圖和圈狀圖。

通過隨機森林方法檢測眼動事件

 

8.眼動和EEG的融合分析    

眼動和EEG手段都是高時間分辨率采集儀器,可以通過同步采集方法對同一實驗的眼動數(shù)據和EEG數(shù)據進行同步追蹤。

融合分析主要包括兩個部分:

第一個部分主要是通過眼動數(shù)據的采集,進一步保證EEG數(shù)據的清潔度。這些分析包括但不限于:控制注視、檢測微眼跳的信號畸變、改善眼偽影校正、測量眼跳反應時間、以偶發(fā)的方式呈現(xiàn)刺激物、同時進行瞳孔測量或改進腦-機接口

第二個部分主要是眼動數(shù)據和EEG數(shù)據的聯(lián)合分析。包括但不限于:將眼動作為新的時間鎖定事件添加到EEG分析中的事件結構中,使得與掃視和注視相關的腦電圖分析變得容易(例如,與注視相關的電位,FRPs)。將EEG數(shù)據與刺激onsets相匹配,并根據特定試驗中的動眼神經運動行為(例如瞳孔大小、微眼跳)進行分析。眼動數(shù)據數(shù)據和EEG數(shù)據的ICA分析。除了上述分析外,還可以結合任務態(tài)fMRI、EEG數(shù)據和眼動數(shù)據進行表征相似性分析(RSA)。

EEG和眼動數(shù)據的同步采集和去噪

EEG和眼動數(shù)據的耦合分析

 

9.定制化分析當您閱讀一篇經典論文覺得很有新意的同時,是否期望把先進的數(shù)據分析方法應用在自己的研究中?思影科技可以為您提供定制化的數(shù)據分析服務。   

1)定制分析方法思影科技可根據您提供的模板文獻,基于您的實驗數(shù)據,實現(xiàn)文獻中使用的數(shù)據分析方法。此外,文獻中未列出的分析方法,只要在思影科技的能力范圍內,盡力實現(xiàn)您的想法。   

2)分析代碼可定制。沒有現(xiàn)有的軟件適用于您的數(shù)據分析需求時,思影科技會與您協(xié)商,通過編寫代碼實現(xiàn)您的想法,并提供代碼的完整實現(xiàn)。

六、注釋:     

客戶與思影確定合作意向以后,思影會指定專門的工程師全程與客戶對接項目著手該項目數(shù)據處理,思影額外還將指派另一名工程師對項目全程進行檢查,審核,把關,確保數(shù)據處理質量,思影將全程對客戶數(shù)據保密。





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