本發(fā)明專利技術公開一種基于眼動信號的復雜系統(tǒng)人機界面可用性的檢測方法。其中檢測方法包括如下步驟：通過生態(tài)界面方法提取復雜系統(tǒng)人機界面的任務信息；將提取信息按照不同的任務設計編入心理學實驗軟件，通過眼動儀采集操作員的眼動信息；根據(jù)眼動信息計算處理處理檢測指標并完成可用性子特征質(zhì)量檢測；融合可用性子特征，檢測人機界面可用性的優(yōu)劣。其中檢測系統(tǒng)包括：人機界面任務信息提取模塊、用戶的眼動信號采集模塊、眼動信號處理模塊、可用性子特征檢測模塊和可用性檢測模塊。本發(fā)明專利技術通過眼動追蹤技術，對復雜系統(tǒng)人機界面可用性優(yōu)劣進行檢測并判斷其是否符合人的使用需求，具有較好的實時性與較高的可信度。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開一種基于眼動信號的復雜系統(tǒng)人機界面可用性的檢測方法。其中檢測方法包括如下步驟：通過生態(tài)界面方法提取復雜系統(tǒng)人機界面的任務信息；將提取信息按照不同的任務設計編入心理學實驗軟件，通過眼動儀采集操作員的眼動信息；根據(jù)眼動信息計算處理處理檢測指標并完成可用性子特征質(zhì)量檢測；融合可用性子特征，檢測人機界面可用性的優(yōu)劣。其中檢測系統(tǒng)包括：人機界面任務信息提取模塊、用戶的眼動信號采集模塊、眼動信號處理模塊、可用性子特征檢測模塊和可用性檢測模塊。本專利技術通過眼動追蹤技術，對復雜系統(tǒng)人機界面可用性優(yōu)劣進行檢測并判斷其是否符合人的使用需求，具有較好的實時性與較高的可信度。【專利說明】
本專利技術屬于人機交互領域，涉及及系統(tǒng)。
技術介紹
復雜系統(tǒng)人機界面是人機交互最重要的媒介，被廣泛應用到戰(zhàn)機船舶駕駛操縱、核電廠控制、戰(zhàn)場指揮、汽車駕控等各種復雜的人機交互系統(tǒng)和環(huán)境之中，作為人機信息交互的重要載體和媒介，它是用戶獲取信息、決策判斷的重要依據(jù)，同時也是信息系統(tǒng)能否實現(xiàn)精確、聞效傳遞的關鍵因素。復雜系統(tǒng)人機界面設計的不合理性往往引起用戶認知的差異以及決策判斷的失誤，最終導致發(fā)生重大操作事故。基于用戶認知的差異性可以通過眼動信息進行判斷，因此對于界面設計后的眼動質(zhì)量評價，成為縮減事故發(fā)生概率的最有效的途徑。通過對眼動資源投入特征、理解特征和復雜特征實施檢測，實現(xiàn)對設計質(zhì)量的控制和改進，從而優(yōu)化復雜系統(tǒng)人機界面的眼動綜合質(zhì)量。眼動跟蹤技術提供了一種可靠、有效、及時的視覺加工研究方法，目前被廣泛應用于廣告產(chǎn)品評估、用戶行為分析、工效學研究、航天安全等領域。目前基于眼動跟蹤技術的眼動指標評價主要針對兩個及兩個以上的界面開展比較性判斷，同時也較少將眼動特征融合考慮，多從單特征進行眼動質(zhì)量檢測。基于現(xiàn)有眼動分析的質(zhì)量檢測方法，本專利技術創(chuàng)新性地將多個眼動特征融合，進行眼動綜合質(zhì)量判斷；并從單方案設計界面考慮，這對多層級呈現(xiàn)信息的復雜人機界面，闡述眼動綜合質(zhì)量檢測方法，在實際應用中可實施性高，解決單一設計方案的眼動綜合質(zhì)量優(yōu)劣檢測問題。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種復雜系統(tǒng)人機界面可用性的檢測系統(tǒng)的檢測方法；獲取人機界面中的不同任務信息特征；依據(jù)不同任務特征的不同安排，獲取并計算處理處理可用性子特征檢測值；實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)環(huán)境下人機界面的可用性質(zhì)量判斷。一種復雜系統(tǒng)人機界面可用性的檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟: (I)任務信息提取。將界面信息按照信息操控、信息表現(xiàn)和信息顯示進行提取，并進行不同任務特征的信息分類。(2)眼動信息的信號采集。將提取的任務信息輸入心理學實驗軟件中，按照不同分類進行記憶任務和搜索任務安排。通過計算處理處理機向用戶依次呈現(xiàn)不同任務的安排，通過眼動追蹤儀獲取用戶的眼動掃描和追蹤數(shù)據(jù)，選取瞳孔直徑、首次注視時間、注視時間、注視次數(shù)、回視時間、眨眼持續(xù)時間、眼跳幅度、眼跳時長。(3)檢測指標計算處理處理。根據(jù)眼動信號采集的眼動指標，計算處理處理可用性子特征的檢測指標。(4)可用性子特征的質(zhì)量檢測。根據(jù)(2)中可用性子特征檢測指標的檢測值，分析和計算處理處理可識別性、易理解性和復雜性的質(zhì)量值。(5)可用性質(zhì)量檢測。通過疊加融合可用性子特征的質(zhì)量值，檢測復雜系統(tǒng)人機界面可用性的優(yōu)劣。步驟(I)中所述的任務信息提取是面向復雜系統(tǒng)，提取方法更加符合人一任務一環(huán)境三者之間的信息自然流通特性。任務信息提取是指基于記憶、搜索任務和界面信息特征進行任務信息提取。首先以復雜系統(tǒng)人機界面為主體，根據(jù)其內(nèi)部信息元素因子層次結構劃分，分為信息操控A、信息表現(xiàn)B、信息顯75 C結構層次。其次按照信息操作方式，分為可以進行人為操作的各種系統(tǒng)功能按鍵與按鈕信息與獨立顯示，不能進行人為操作的系統(tǒng)功能信息。按照信息表現(xiàn)方式，分為以圖形化的方式描述系統(tǒng)信息、以文本數(shù)據(jù)的方式描述系統(tǒng)信息、以符號形式描述系統(tǒng)信息及以圖形和文本結合的形式描述系統(tǒng)信息。按照信息顯示方式，分為動態(tài)、靜態(tài)及動靜混合。根據(jù)記憶和搜索任務，對以上層次結構的信息進行分類并歸入不同的任務信息。步驟(2)中所述的眼動信息的信號采集及安排階段，采用雙任務雙實驗步驟，有利于去除數(shù)據(jù)獲取時的干擾性，提高數(shù)據(jù)采集的有效性。具體包括以下步驟: I)任務:在復雜系統(tǒng)綜合顯示界面前放置H1-Speed型高精度眼動儀測試托架，iViewPC測試計算處理處理機與Stimulus PC圖像顯示計算處理處理機通過TTL triggers進行同步通訊。依次完成2種任務安排范式:記憶任務和搜索任務。A、記憶任務:首先指示被試在記憶界面時努力記住某一范圍內(nèi)信息，在檢測界面中判斷信息是否與記憶中的相同，然后開始呈現(xiàn)記憶界面20000ms，黑屏IOOOms之后出現(xiàn)檢測界面，被試做出相應的判斷之后快速按下反應鍵。B、搜索任務:首先指示被試需要在界面中快速搜索某一信息并作出相應判斷，然后呈現(xiàn)搜索信息1000ms，黑屏IOOOms之后呈現(xiàn)搜索界面，被試快速并準確地做出判斷并按下相應按鍵。2)眼動信號采集: 通過眼動追蹤儀獲取用戶的眼動掃描和追蹤數(shù)據(jù)，選取瞳孔直徑、首次注視時間、注視時間、注視次數(shù)、回視時間、眨眼持續(xù)時間、眼跳幅度、眼跳時長。 步驟(3)中所述的檢測指標計算處理處理包括以下步驟: A、可識別性的檢測指標計算處理處理: 可識別性的檢測指標包括平均瞳孔直徑大小、眼跳平均速度和平均眨眼時長，分別為檢測指標a、檢測指標b和檢測指標Co檢測指標大小猶取: 根據(jù)步驟(2)中A的注視點信息數(shù)據(jù)獲取平均瞳孔直徑大小； 根據(jù)步驟(2)中A的眼跳明細數(shù)據(jù)獲取眼跳幅度和眼跳持續(xù)時間，計算處理處理眼跳平均速度: 眼跳平均速度=眼跳幅度/眼跳持續(xù)時間； 根據(jù)步驟(2)中A的眨眼明細數(shù)據(jù)獲取眨眼持續(xù)時間，計算處理處理平均眨眼時長: 平均眨眼時長=累計眨眼持續(xù)時間/眨眼次數(shù)； B、易理解性的檢測指標計算處理處理: 易理解性的檢測指標包括平均注視時長、回視時間比率和注視時間比率，分別為檢測指標d、檢測指標e和檢測指標f ο檢測指標大小猶取:根據(jù)步驟(2)中A的注視點信息數(shù)據(jù)獲取注視點呈現(xiàn)的時間和注視次數(shù)，計算處理處理平均注視時長: 平均注視時長=累計注視時長/注視次數(shù)； 根據(jù)步驟(2)中A的注視點信息數(shù)據(jù)獲取回視時間，計算處理處理回視時間比率: 回視時間比率=累計回視時長/總注視時長； 根據(jù)步驟(2)中A的注視點信息數(shù)據(jù)獲取總的注視時間，計算處理處理注視時間比率:注視時間比率=總注視時長/ (總注視時長+累計眼跳時長)； C、復雜性的檢測指標計算處理處理: 復雜性的檢測指標包括眼跳時間比率、平均眼跳幅度和首次注視時間，分別為檢測指標g、檢測指標h和檢測指標i。檢測指標大小獲取: 根據(jù)步驟(2)中B的眼跳明細數(shù)據(jù)獲取眼跳時間，計算處理處理眼跳時間比率: 眼跳時間比率=累計眼跳時間/ (總注視時間+累計眼跳時間)。根據(jù)步驟(2)中B的眼跳明細數(shù)據(jù)獲取眼跳幅度、眼跳數(shù)目，計算處理處理平均眼跳幅度: 平均眼跳幅度=累計眼跳幅度/眼跳數(shù)目； 根據(jù)步驟(2)中B的注視點信息數(shù)據(jù)獲取首次注視時間； 步驟(4)中的可用性子特征的質(zhì)量檢`測包括以下步驟: A、可識別性質(zhì)量檢本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種復雜系統(tǒng)人機界面可用性的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）任務信息提取，將界面信息按照信息操控、信息表現(xiàn)和信息顯示進行提取，并進行不同任務特征的信息分類，（2）眼動信息的信號采集，將提取的任務信息輸入心理學實驗軟件中，按照不同分類進行記憶任務和搜索任務安排范式設計，通過計算處理處理機向用戶依次呈現(xiàn)不同任務的安排，通過眼動追蹤儀獲取用戶的眼動掃描和追蹤數(shù)據(jù)，選取瞳孔直徑、首次注視時間、注視時間、注視次數(shù)、回視時間、眨眼持續(xù)時間、眼跳幅度、眼跳時長，（3）檢測指標計算處理處理，根據(jù)眼動信號采集的眼動指標，計算處理處理可用性子特征的檢測指標，（4）可用性子特征的質(zhì)量檢測，根據(jù)（2）中可用性子特征檢測指標的檢測值，分析和計算處理處理可識別性、易理解性和復雜性的質(zhì)量值，（5）可用性質(zhì)量檢測，通過疊加融合可用性子特征的質(zhì)量值，檢測復雜系統(tǒng)人機界面可用性的優(yōu)劣。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：薛澄岐，李晶，王海燕，牛亞峰，邵將，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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