眼动追踪技术与婴幼儿研究：程序、方法与数据分析(1)
摘要 眼动技术在婴幼儿研究中成为一种流行的研究工具。如何合理地选择和使用眼动仪进行数据收集及分析，是婴幼儿眼动研究者需要考虑的重要问题。本文从眼动仪使用的流程出发，主要对婴幼儿眼动研究过程中所涉及的四个方面的问题进行了梳理和分析：(1)正确选择仪器；(2)合理校准；(3)提高数据质量；(4)有效分析和挖掘数据。同时。针对这些方面提出了相应的操作性建议。
关键词 眼动，婴幼儿，校准。数据挖掘。
分类号 B844
随着研究技术的进步，心理学研究对象的年龄范围也随之扩展到婴幼儿群体。由于婴幼儿的语言和动作尚未完全成熟，因此，在能够完整地进行口语报告以前，视觉则成为了解6岁以下婴幼儿心理的最重要途径之一。最近10年间，眼动仪在婴幼儿研究中(尤其是认知研究)受到越来越多的重视(Aslin，2012；Bremner，2011；Feng，2011；Gre-deback，Johnson，&Von Hofsten，2010；Oakes，2010，2012；韩映虹，闫国利，2010)。作者使用婴幼儿关键词“infant”、“child”、“newbom”和“toddler”，眼动关键词“eve tracking”和“evemovement”在国外三大数据库(PubMed，EBSC0，Web of Seienee)对2009至2014年的研究进行搜索，筛选后发现有121篇使用眼动追踪技术研究婴幼儿认知发展的文献。国内通过CNKI数据库。采用“幼儿”、“学前儿童”、“眼动”、“眼动仪”关键词检索到45篇相关的研究(2011年及以后研究39篇)。眼动技术在婴幼儿研究中的蓬勃发展，说明相对于早期的摄像机记录分析婴幼儿的注视时间，眼动更加客观、量化的优势得到了研究者的认可(Gredeback et al.，2010)。
检索这些以往研究发现，采用眼动技术的婴幼儿认知研究涉及面孔知觉(Amso，Haas，&Markant，2014；Gaither，PaukeL&Johnson，2012)、客体表征(Shuwairi&Johnson，2013；Sirois&Jackson，2012)和动作发展(Elsner，PfeifeL Parker，&Hauf，2013；Franchak&Adolph，2010)等十多个领域。现有研究中眼动追踪技术可以适用的最小婴儿被试为3个月大(Di Giorgio，Turati，Altoè，&Simion，2012；Frank，Vul，&Johnson，2009)。
1 如何选择适合婴幼儿研究的眼动仪
由于婴幼儿被试的特殊性，基于瞳孔/角膜反射技术(pupiil/corneal reflection)的眼动仪在婴幼儿研究中最为常用(Aslin&McMurray，2004：Gredeback et al.，2010)。婴幼儿研究选择眼动仪时，必须考虑实用性(实验仪器便携、校准、软件操作)和准确性(时间和空间分辨率)的问题(Morgante，Zolfaghari，&Johnson，2012)。
从使用的便携性来分，眼动仪可以分为桌面/遥测式(taqble-mounted/remote/spatial fixed eyetrocker)和头戴式(head-mounted eye tracker)(Corbetta，Guan，&Wiuiams，2012；Duchowski，2007)。桌面式眼动仪的优点是采样率较高，校准精确、简单，数据质量较高和应用群体的年龄范围广。应用于婴幼儿研究时，父母需要抱着婴幼儿完成实验且同时佩戴眼镜或目光向下看(避免父母眼睛的干扰)；适合对采样率要求比较高的研究(Aslin&MeMurray，2004；Franchak，Kretch，Sos-ka，Babeoek&Adolph，2010)。但是桌面式的不足是婴幼儿往往会因头动或身体移动而影响数据质量，不适合一些需要互动或移动的研究(Corbettaet al.，2012；Duchowski，2007；Feng，2011；Gre-deback et a1.，2010)。
虽然头戴式眼动仪已经有20年以上的历史，但受到尺寸、重量和操作便捷性的限制，最近才被应用到婴幼儿研究中(Aslin，2012；Corbetta et al.，2012)。相对于遥测眼动仪，头戴式眼动仪的最大特点是婴幼儿可以任意移动去探索其所处的真实环境。所以。在关于幼儿的动作发展、亲子互动的研究中均使用头戴式眼动仪(Corbetta et al.，2012；Franchak&Adolph，2010)。然而，头戴式眼动仪也存在一些不足：首先，采样率偏低(30-60Hz)，校准相对困难，尤其在真实场景中缺乏有效的校准(Corbetta et al.，2012；Gredeback et al.，2010)；其次，场景摄像机拍摄的视频是2D。而儿童看到的世界是3D的，导致婴儿在看眼前和远处物体时会存在跟踪困难，叠加数据时会丢失深度信息(Aslin，2012)；再次。真实场景中数据叠加、导出和分析处理远没有遥测式眼动仪完备，这也限制了头戴式眼动仪的使用。
除了角膜反射技术，也有研究者采用了眼电图记录(electrooculography，EOG)的方式来记录婴儿的眼动，其空间采样率也能够达到200Hz(VonHofsten&Rosander，1996，1997)。对于具体的仪器使用现状，研究者统计了2009年至2014年发表的105篇文献(综述和方法论文不包含在内，其中英文63篇，中文42篇，中文包含硕、博士论文)，使用桌面式眼动仪占到了很高比例，其中Tobii有77篇(占73%)，ASL 11篇(10%)，EveLink 8篇(8%)，SMI 6篇(6%)，自主设计3篇(3%)。
综上可以发现，研究者可根据不同类型眼动仪的优缺点选择合适的眼动仪(Morgante et al.，2012)。若实验要求较高的采样率和数据质量，且实验任务不涉及较多头动、体动等。则宜采用桌面式眼动仪，但需由父母怀抱婴幼儿协助完成实验，并避免父母眼睛干扰婴幼儿眼动记录：反之，若对采样率等的要求相对较低，且关注婴幼儿动作或互动性等问题，则宜选择头戴式眼动仪。 (王福兴 童钰 钱莹莹 谢和平)
关键词 眼动，婴幼儿，校准。数据挖掘。
分类号 B844
随着研究技术的进步，心理学研究对象的年龄范围也随之扩展到婴幼儿群体。由于婴幼儿的语言和动作尚未完全成熟，因此，在能够完整地进行口语报告以前，视觉则成为了解6岁以下婴幼儿心理的最重要途径之一。最近10年间，眼动仪在婴幼儿研究中(尤其是认知研究)受到越来越多的重视(Aslin，2012；Bremner，2011；Feng，2011；Gre-deback，Johnson，&Von Hofsten，2010；Oakes，2010，2012；韩映虹，闫国利，2010)。作者使用婴幼儿关键词“infant”、“child”、“newbom”和“toddler”，眼动关键词“eve tracking”和“evemovement”在国外三大数据库(PubMed，EBSC0，Web of Seienee)对2009至2014年的研究进行搜索，筛选后发现有121篇使用眼动追踪技术研究婴幼儿认知发展的文献。国内通过CNKI数据库。采用“幼儿”、“学前儿童”、“眼动”、“眼动仪”关键词检索到45篇相关的研究(2011年及以后研究39篇)。眼动技术在婴幼儿研究中的蓬勃发展，说明相对于早期的摄像机记录分析婴幼儿的注视时间，眼动更加客观、量化的优势得到了研究者的认可(Gredeback et al.，2010)。
检索这些以往研究发现，采用眼动技术的婴幼儿认知研究涉及面孔知觉(Amso，Haas，&Markant，2014；Gaither，PaukeL&Johnson，2012)、客体表征(Shuwairi&Johnson，2013；Sirois&Jackson，2012)和动作发展(Elsner，PfeifeL Parker，&Hauf，2013；Franchak&Adolph，2010)等十多个领域。现有研究中眼动追踪技术可以适用的最小婴儿被试为3个月大(Di Giorgio，Turati，Altoè，&Simion，2012；Frank，Vul，&Johnson，2009)。
1 如何选择适合婴幼儿研究的眼动仪
由于婴幼儿被试的特殊性，基于瞳孔/角膜反射技术(pupiil/corneal reflection)的眼动仪在婴幼儿研究中最为常用(Aslin&McMurray，2004：Gredeback et al.，2010)。婴幼儿研究选择眼动仪时，必须考虑实用性(实验仪器便携、校准、软件操作)和准确性(时间和空间分辨率)的问题(Morgante，Zolfaghari，&Johnson，2012)。
从使用的便携性来分，眼动仪可以分为桌面/遥测式(taqble-mounted/remote/spatial fixed eyetrocker)和头戴式(head-mounted eye tracker)(Corbetta，Guan，&Wiuiams，2012；Duchowski，2007)。桌面式眼动仪的优点是采样率较高，校准精确、简单，数据质量较高和应用群体的年龄范围广。应用于婴幼儿研究时，父母需要抱着婴幼儿完成实验且同时佩戴眼镜或目光向下看(避免父母眼睛的干扰)；适合对采样率要求比较高的研究(Aslin&MeMurray，2004；Franchak，Kretch，Sos-ka，Babeoek&Adolph，2010)。但是桌面式的不足是婴幼儿往往会因头动或身体移动而影响数据质量，不适合一些需要互动或移动的研究(Corbettaet al.，2012；Duchowski，2007；Feng，2011；Gre-deback et a1.，2010)。
虽然头戴式眼动仪已经有20年以上的历史，但受到尺寸、重量和操作便捷性的限制，最近才被应用到婴幼儿研究中(Aslin，2012；Corbetta et al.，2012)。相对于遥测眼动仪，头戴式眼动仪的最大特点是婴幼儿可以任意移动去探索其所处的真实环境。所以。在关于幼儿的动作发展、亲子互动的研究中均使用头戴式眼动仪(Corbetta et al.，2012；Franchak&Adolph，2010)。然而，头戴式眼动仪也存在一些不足：首先，采样率偏低(30-60Hz)，校准相对困难，尤其在真实场景中缺乏有效的校准(Corbetta et al.，2012；Gredeback et al.，2010)；其次，场景摄像机拍摄的视频是2D。而儿童看到的世界是3D的，导致婴儿在看眼前和远处物体时会存在跟踪困难，叠加数据时会丢失深度信息(Aslin，2012)；再次。真实场景中数据叠加、导出和分析处理远没有遥测式眼动仪完备，这也限制了头戴式眼动仪的使用。
除了角膜反射技术，也有研究者采用了眼电图记录(electrooculography，EOG)的方式来记录婴儿的眼动，其空间采样率也能够达到200Hz(VonHofsten&Rosander，1996，1997)。对于具体的仪器使用现状，研究者统计了2009年至2014年发表的105篇文献(综述和方法论文不包含在内，其中英文63篇，中文42篇，中文包含硕、博士论文)，使用桌面式眼动仪占到了很高比例，其中Tobii有77篇(占73%)，ASL 11篇(10%)，EveLink 8篇(8%)，SMI 6篇(6%)，自主设计3篇(3%)。
综上可以发现，研究者可根据不同类型眼动仪的优缺点选择合适的眼动仪(Morgante et al.，2012)。若实验要求较高的采样率和数据质量，且实验任务不涉及较多头动、体动等。则宜采用桌面式眼动仪，但需由父母怀抱婴幼儿协助完成实验，并避免父母眼睛干扰婴幼儿眼动记录：反之，若对采样率等的要求相对较低，且关注婴幼儿动作或互动性等问题，则宜选择头戴式眼动仪。 (王福兴 童钰 钱莹莹 谢和平)