[发明专利]一种视觉信息界面出错因子的生理实验分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种出错因子的生理反应分析方法，特别涉及一种视觉信息界面中出错因子的生理实验分析方法。 

背景技术

在工程技术领域，国内学者以“人因失误”、“人为差错”等表述国际通用词汇Human Error，该表述包含了人、组织行为、管理多方面系统中的失误类别，对于视觉信息界面设计领域，操作者视觉认知过程产生的失误，可界定为出错因子(Error factors)。目前，在视觉信息界面领域还鲜有人从出错因子角度展开研究。出错因子多集中在执行监控、搜索等任务的视觉信息呈现中，运用生理实验方法分析出错因子，建立出错因子与信息特征的联系是改善视觉信息界面设计的关键之匙。因此，本发明将提出一种视觉信息界面出错因子的生理实验分析方法。该方法通过眼动跟踪技术，提取视觉信息界面中的出错因子，以出错因子为变量设计实验，开展视觉搜索的生理实验，根据实验结果建立出错因子与界面信息的相关性，从而指导视觉信息界面的优化设计。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种视觉信息界面出错因子的生理实验分析方法，可分析信息系统交互界面的出错问题，为设计改良提供一种可靠的分析方法。基于出错-认知分层模型中对应每种出类型的相关理论和实验范式，建立基于生理反应的出错因子分析方法。主要研究内容包括：首先提取出错因子，然后选择视觉搜索模型中对应的实验范式，将出错因子作为自变量、信息界面的信息特征作为因变量进行实验设计。运用眼动跟踪技术，开展生理反应的视觉认知实验，运用方差分析方法对反应时间指标和错误率指标、以及眼动数据中的注视轨迹、注视时间、扫视时间、扫视路径长度、凝视/扫视比等指标进行统计分析，获得根据实验结果建立出错因子与界面信息的相关性，并直接和任务-界面布局、信息间距-位置、信息特征-容量等因素建立联系。 

一种视觉信息界面出错因子的生理实验分析方法，包括如下步骤： 

(1)、在视觉信息界面中提取相应的出错因子； 

(2)、在视觉搜索模型中选择对应的心理学实验范式； 

(3)、以出错因子为变量进行生理反应实验设计； 

(4)、根据视觉生理特性分析眼动数据； 

(5)、根据眼动数据分析结果建立出错因子-信息特征反应链。 

上述步骤(1)中的出错因子提取，需要从视觉信息界面中提取。可采用出错汇集再分类的方法记录出错，并提取最关注的出错因子以作为分析元素。在操作员视觉信息搜索过程中，从认读、辨识及选择判断信息过程中高频率地出现人因出错，例如遗漏、误读、误判、错误理解、忽略、错过、没看到、混淆、延迟等等，这些因子可提取作为实验变量。 

上述步骤(2)中的针对一种出错因子，需要选择相对应的视觉搜索模型中的心理学实验范式。以Drury提出的视觉搜索模型为标准，目标搜索和预测定位目标的概率随着搜索时间的增长而增加。然而，这种增加的速度会逐渐减小，原因是一般目标没有被搜索到前，需要的凝视不止一次；即使有充足的时间，搜索策略通常也不是用“有用的视觉域”(UFOV)去覆盖整个搜索区域。并包括大量学者研究的结论作为视觉搜索模型的参考依据，实验范式的选取主要参考如下方面： 

(3-1)、被搜索项目数与搜索时间 

被搜索项目数对搜索时间有显著影响。搜索项目数越多，搜索时间越长。 

(3-2)、序列搜索和平行搜索 

如果目标是被某个显著维度的某个水平确定时，就会出现序列搜索的不同情况。在搜索中，目标好像是突然显现，即当目标能用一个简单规则定义时，平行搜索就发生了。目标是被一个维度(颜色)的一个简单水平(黑色)定义的。与绩效相关的眼动数据表明，平行搜索比序列搜索有较大的有效性(较少扫视)。 

(3-3)、搜索时间与干扰项 

当目标项与干扰项难以区分时，操作者更可能采用序列搜索。如果目标项和干扰项的亮度和颜色差异较小时，搜索时间会随干扰项的数目增加而增长，但是当这种差异较大时，搜索时间则不会增长。 

(3-4)、搜索目标项的反应时间 

随着搜索目标项距离增加而增加的扫描只使搜索时间略微有些增加；搜索几种不同目标中的任意一种通常要比只搜索一种目标要慢；目标搜索的深入的联系有时可以使操作进入自动化水平，这时搜索是平行搜索，搜索时间不受目标数量的影响。