一種眼球運動的測量方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種眼球運動的測量方法和系統，所述方法通過獲取眼球運動過程中當前注視點的位置坐標xi、yi和下一個注視點的位置坐標xi+1、yi+1，根據所述坐標值計算得到眼球運動的眼動矢量角θi、眼動矢量幅Di、水平眼動角和/或眼動斜率Ki，準確、全面的表征了眼球運動中的眼動方向和眼動傾斜程度，從而彌補了現有技術中的眼動指標對于眼動模式表征的不足，豐富和發證了原有的眼動指標體系，更全面的描述眼球運動，為與眼球運動相關的心理醫學提供了新的研究方法。
【專利說明】一種眼球運動的測量方法和系統

【技術領域】
[0001] 本發明屬于診斷測量【技術領域】，具體涉及一種眼球運動的測量方法和系統。

【背景技術】
[0002] 人類從外部世界獲得的信息中有90%以上來自眼睛，心理學家很早就開始通過直 接觀察眼球運動對心理過程進行研究，認為眼球運動是視覺過程的直接反應，并且反映了 多種人類認知活動，受到多種認知因素的影響，如眼球的運動與注意、記憶、推理、閱讀等認 知心理活動都有密切的關系。
[0003] 有關閱讀中眼動的研究最早可以追溯到19世紀末法國學者Lamare和Jaral以及 Heuy的工作。此后，人們試圖通過研究眼動中注視點的順序和眼的跳動來了解閱讀背后的 認知過程。近20多年，由于心理語言學研究的深入和眼動技術的發展，研究者開始嘗試把 眼動作為人閱讀過程的指示器。
[0004] 人類行為識別是模式識別的一個重要應用，近年來對大腦認知狀態的識別問題開 展了大量的研究。例如計算機視覺領域所提出的Saliency map (突顯地圖）模型能夠預測 人類觀察自然場景時的注視位置，說明基于眼動的狀態識別具有可行性。Saliency map理 論認為注意力的變化和快速眼動是由視覺最突顯的局部特征決定的，同時由于視覺返回抑 制，注意力可以從一個最突顯位置向下一個僅次于它的突顯位置移動。Saliency map提供 了一種動態定位眼球運動的控制機制，說明對應不同的狀態，眼動存在不同的模式。
[0005] 眼動模式是眼球運動的軌跡圖，是一種有向圖。現有技術中，描述眼動特征的測量 指標一般包括注視點位置、注視時間、注視次數、注視頻率、眼動距離等，通過對這些指標的 測量從不同角度描述眼球運動。但是，上述測量指標不能描述眼球運動的方向和眼動傾斜 程度，不能全面的描述眼動模式。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提供一種眼球運動的測量方法和系統，對眼動模式中眼動方向和 眼動傾斜程度進行測量，更全面的描述眼球運動，為與眼球運動相關的心理醫學提供了新 的研究方法。
[0007] 根據本發明的一個方面，提供了一種眼球運動的測量方法，所述方法包括：獲取眼 球運動過程中當前注視點i的位置坐標七、7 1和下一個注視點i+Ι的位置坐標xi+1、yi+1，其 中1 = 1，...，]1，11>1;根據11、71和11+1、7 1+1計算眼動矢量角01;根據\^和\+1^+1 計算眼動矢量幅Di ;以及根據Xi、yi和xi+1、yi+1計算水平眼動角

【權利要求】
1. 一種眼球運動的測量方法，其特征在于，所述方法包括： 獲取眼球運動過程中當前注視點i的位置坐標Xi、yi和下一個注視點i+Ι的位置坐標 Xi+1、yi+i，其中 i = 1，· · ·，η, η > 1 ; 根據Xi、yi和xi+1、yi+1計算眼動矢量角0 i; 根據Xi、yi和xi+1、yi+1計算眼動矢量幅Di;以及 根據Xi、yi和xi+1、yi+1計算水平眼動角
2. 根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，所述方法還包括： 通過計算水平眼動角
的正切值來計算眼動斜率I。
3. 根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，所述根據Xi、yi和xi+1、y i+1計算眼動 矢量角θ i的步驟包括： 步驟S21，通過下式（1)計算眼動銳角a i : a i = tarT1 (| (yi+1-yi) / (xi+1-Xi) |)，Xi 關 xi+1 (1)； 步驟S22,通過下式（2)計算眼動矢量角Θ i :
(2)
4. 根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，所述根據Xi、yi和xi+1、y i+1計算眼動 矢量幅Di的步驟包括： 通過下式（3)計算眼動矢量幅Di :
(3)。
5. 根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，所述根據Xi、yi和xi+1、y i+1計算水平 眼動角
的步驟包括： 通過下式（4)計算水平眼動角

(4),
6. -種眼球運動的測量系統，其特征在于，所述系統包括： 位置獲取單元（1)，用于在眼球運動過程中獲取當前注視點的位置坐標\、71和下一個 注視點的位置坐標xi+1、yi+1 ; 眼動矢量計算單元（2)，連接到所述位置獲取單元（1)，用于根據位置獲取單元獲取的 位置坐標Xi、yi和xi+1、yi+1計算眼動矢量，包括眼動矢量角Θ i和計算眼動矢量幅Di ;以及 眼動斜度計算單元（3)，連接到所述位置獲取單元（1)，用于根據位置獲取單元獲取的 位置坐標Xi、yi和xi+1、yi+1計算眼動斜度，包括眼動眼動水平眼動角和眼動斜率Ki。
7. 根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述眼動矢量計算單元（2)執行下述操作 來計算眼動矢量角Θ i : 通過下式（1)計算眼動銳角a i : a i = tarT1 (| (yi+1-yi) / (xi+1-Xi) |)，Xi 關 xi+1 (1)； 通過下式（2)計算眼動矢量角Θ i :
(2)
8. 根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述眼動矢量計算單元（2)通過下式（3) 計算眼動矢量幅Di :
(3)。
9. 根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述眼動斜度計算單元（3)執行下述操作 來計算水平眼動角和眼動斜率Ki:
通過下式（4)計算水平眼動角

(4 ); 通過式
計算眼動斜率I。
10. 根據權利要求6至9中任一項所述的系統，其特征在于，所述系統還包括： 眼動模式識別單元（4)，連接到所述眼動矢量計算單元（2)和眼動斜度計算單元（3)， 用于根據眼動矢量和眼動斜度數值識別眼動模式。
【文檔編號】A61B5/16GK104146680SQ201410440414
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】栗覓, 呂勝富, 王曉東, 鐘寧 申請人:北京工業大學