Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Регистрация и анализ направленности взора человека

Покупка
Артикул: 725789.01.99
Доступ онлайн
350 ₽
В корзину
Книга посвящена методам измерения направленности взора человека. В последние годы, благодаря появлению удобных средств видеорегистрации движений глаз - айтрекеров- и специализированных программных продуктов, их использование в фундаментальных и прикладных исследованиях стало более доступным. Изучение динамики направления взора человека- на что он смотрит в тот или иной момент времени и как это делает, - привлекает внимание исследователей в течение многих десятилетий. Полученные знания активно используются в интересах инженерной психологии и психологии труда, в социальной, педагогической, возрастной психологии, психофизиологии и клинической психологии. Главная цель книги - помочь заинтересованному читателю сориентироваться в технологиях и процедурах окулографии, а также в технологии обработки и интерпретации записей глазодвигательной активности человека.
Барабанщиков, В.А. Регистрация и анализ направленности взора человека : монография / В. А. Барабанщиков, А. В. Жегалло. - Москва : Институт психологии РАН, 2013. - 316 с. - (Методы психологии). - ISBN 978-5-9270-0278-8. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1060469 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Регистрация и анализ 
направленности взора человека

Издательство
«Институт психологии РАН»
Москва – 2013

Российская академия наук
Институт психологии

В. А. Барабанщиков, А. В. Жегалло

Книга посвящена методам измерения направленности взора человека. В последние годы, благодаря появлению удобных средств 
видеорегистрации движений глаз – айтрекеров – и специализированных программных продуктов, их использование в фундаментальных и прикладных исследованиях стало более доступным. 
Изучение динамики направления взора человека – на что он смотрит в тот или иной момент времени и как это делает, – привлекает 
внимание исследователей в течение многих десятилетий. Полученные знания активно используются в интересах инженерной 
психологии и психологии труда, в социальной, педагогической, 
возрастной психологии, психофизиологии и клинической психологии. Главная цель книги – помочь заинтересованному читателю 
сориентироваться в технологиях и процедурах окулографии, а также в технологии обработки и интерпретации записей глазодвигательной активности человека.

 УДК 159.9
 ББК 88
 
Б 24

В. А. Барабанщиков, А. В. Жегалло

Регистрация и анализ направленности взора человека. – М.: 
Изд-во «Институт психологии РАН», 2013. – 316 с. (Методы 
психологии)

ISBN 978-5-9270-0278-8

Б 24

© ФГБУН Институт психологии РАН, 2013

ISBN 978-5-9270-0278-8

 УДК 159.9
 ББК 88

Все права защищены. Любое использование материалов
данной книги полностью или частично
без разрешения правообладателя запрещается

Рецензенты:

Б. М. Величковский, член-корр. РАН,
доктор психол. наук, профессор
В. И. Белопольский, доктор психол. наук, профессор
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Содержание

Предисловие  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Введение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Часть I
ОКУЛОГРАФИЯ В ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ 
И ПРАКТИКЕ

Глава 1. Методы окулографии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.1. Глазодвигательная активность  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.2. Видеорегистрация  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

1.3. Фотооптический метод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

1.4. Фотоэлектрический метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

1.5. Электроокулография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

1.6. Электромагнитный метод  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

1.7. Общая характеристика исследований
окуломоторной активности человека  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

Глава 2. Концептуализация данных о движениях глаз  . . . . . . . . . 71

2.1. Окуломоторные структуры восприятия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71

2.2. Архитектоника фиксационного поворота глаз  . . . . . . . . . . . . . . . . . .75

2.3. Механизм стабилизации взора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82

2.4. Детерминанты окуломоторной активности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92

2.5. Адаптивность окуломоторной активности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107

2.6. Движения глаз как источник информации об окружающей среде. .115

2.7. Целостный взгляд на природу окуломоторной активности  . . . . . .124

Часть II
АЙТРЕКИНГ

Глава 3. Современное оборудование
для регистрации движений глаз  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

3.1. Современные аппаратурные методы регистрации движений глаз  .135

3.2. Принципы работы систем видеорегистрации движений глаз  . . . . .138

3.3. Источники помех при видеорегистрации движений глаз  . . . . . . . . . 142

3.4. Стационарные системы видеорегистрации движений глаз . . . . . . . 145

3.5. Мобильные системы видеорегистрации движений глаз  . . . . . . . . . .157

3.6. Безопасность использования систем
видеорегистрации движений глаз. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163

3.7. Перспективные направления развития
методов регистрации движений глаз  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Глава 4. Предъявление стимульного материала
в айтрекинговых исследованиях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

4.1. Стандартное и альтернативное программное обеспечение  . . . . . .170

4.2. Средства создания экспериментов
в программно-аппаратных комплексах  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172

4.3. Айтрекинговые исследования в рамках Gaze Contingent Paradigm. . 176

4.4. Стереоскопические изображения
в айтрекинговых исследованиях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178

Глава 5. Обработка данных.
Показатели окуломоторной активности  . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

5.1. Первичная обработка данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184

5.2. Выделение фиксаций и саккад  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

5.3. Показатели, связанные с непосредственным перемещением глаз. .190

5.4. Показатели, связанные с устойчивым положением взора . . . . . . . .208

5.5. Численные (частотные) показатели. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221

5.6. Показатели, связанные с инерционностью движений  . . . . . . . . . . . .228

5.7. Практика обработки айтрекинговых данных  . . . . . . . . . . . . . . . . . .238

Глава 6. Айтрекинг в структуре российских
экспериментально-психологических исследований . . . . . . . 241

6.1. Реорганизация инструментальной сферы психологии. . . . . . . . . . . .241

6.2. Предметно-содержательный план
экспериментальных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244

6.3. Панорама новейших исследований окуломоторной активности  . .246

Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

Эта книга об измерениях направленности взора человека и их использовании в психологической науке и практике. Внимание исследователей к данной тематике обусловлено местом движений 
глаз в структуре взаимоотношений индивида со средой, человека 
с миром. Тесные связи окуломоторики с центральной нервной системой, с одной стороны, с содержанием психических процессов – с другой, с многообразными формами активности субъекта (поведением, 
деятельностью, общением) – с третьей, позволяют через анализ 
движений глаз изучать механизмы работы мозга и их нарушения, 
выявлять динамику состояний, закономерности восприятия, мышления, представлений, прослеживать интенции, намерения и установки личности. Знания о движениях глаз могут быть использованы 
в интересах многих профессий.
В последние годы окуломоторная тематика стала очень популярной. Согласно авторитетным специалистам, в развитых странах 
Европы и Америки число исследований, использующих движения 
глаз в качестве индикатора состояний, психических процессов и поведения людей, растет по экспоненте. Переживаемый бум связан 
с появлением удобных средств регистрации направленности взора 
(айтрекеров) и программных продуктов, позволяющих эффективно 
обрабатывать окулограммы. Складывается новый термин, фиксирующий, наряду с инструментальной и измерительной, информационно-коммуникативную и интерпретационную составляющие 
видеоокулографии, – айтрекинг.
Наша страна имеет собственные традиции и достижения мирового значения в разработке проблем окуломоторной активности. 
Правда, всё это – в недалеком прошлом, которое сменилось полосой 
забвения. Сложилась ситуация, когда блестящие эксперименты, выполненные В. П. Зинченко, Ю. Б. Гиппенрейтер, Н. Ю. Вергилесом, 
Б. Ф. Ломовым, В. А. Пономаренко, А. А. Митькиным, О. К. Тихомировым, А. Д. Владимировым, В. Д. Глезером, Б. Х. Гуревичем, Л. И. Леу
Предисловие

шиной, Е. Д. Хомской и многими другими, как бы выпали из коллективной памяти психологической науки и новому поколению ученых 
практически неизвестны. Счастливым исключением остается имя 
А. Л. Ярбуса, символизирующее высокий методический уровень исследований движений глаз.
Возвращение интереса к окуломоторной тематике во многом 
инициировано появлением в России современных айтрекеров, существенно упростивших регистрацию и анализ окуломоторной 
активности. Проблемы движений глаз вновь обсуждаются на российских конференциях, растет объем тематических публикаций. 
Среди новых научных направлений обращают на себя внимание 
закономерности организации окуломоторной активности в совместной деятельности людей, особенности движений глаз при восприятии выражений лица партнера по общению, использование маршрутов обзора в качестве индикаторов решения тестовых заданий, 
включение окуломоторной активности в систему «интерфейс–мозг–
компьютер» и т. п. Делаются попытки восстановить исследования 
инженерно-психологического профиля (использование видеоокулографии при изучении деятельности летчиков и машинистов электропоездов, при оценке дизайна интернет-сайтов и др.). Регистрация 
движений глаз возвращается в пато- и нейропсихологию, в частности, в связи с проблемами аутизма и диагностики локальных 
поражений мозга. Вызывают интерес вопросы сопряжения методов регистрации взора и магнитнорезонансной томографии мозга. 
Особую популярность айтрекеры приобретают в сферах маркетинга
и рекламы.
Данная монография адресована тем, кто интересуется современными методами объективного изучения поведения человека и пытается использовать окулографию в своей работе. На сегодняшний 
день айтрекинг представляет собой сложную систему процедур, 
связывающую оборудование, необходимое для регистрации окуломоторной активности, способы предъявления стимульного материала, компьютерную обработку данных, их оценку и интерпретацию. На любом из этапов применения айтрекера исследователь 
либо практик сталкивается с множеством вопросов, без решения 
которых получаемые результаты могут оказаться некорректными. 
Собственно, назначение книги состоит в том, чтобы помочь заинтересованному читателю сориентироваться как в методах окулографии, так и в области содержательных проблем, касающихся природы 
направленности/движений глаз.

Предметом особого внимания авторов является состояние окуломоторной тематики в отечественной психологической науке. Две 
задачи представляются здесь наиболее важными. Во-первых, изложить методы окулографии – современные и не очень, описав их возможности, ограничения и перспективы использования. Во-вторых, 
реконструировать систему знаний о движениях глаз, сложившуюся 
в России, связав ее с достижениями западной науки.
Исследования окуломоторной активности – ее механизмов, 
свойств, функций – одна из немногих экспериментальных областей психологии, результатами разработки которой российская наука 
может гордиться. Хотелось бы надеяться, что на очередном витке 
развития технологий заложенные ранее традиции будут упрочены 
и позволят существенно расширить наши представления о природе движений глаз и их роли в процессах познания, деятельности 
и общения людей. Открытие новых закономерностей функционирования окуломоторной системы создаст условия для появления 
новых методов объективного изучения, диагностики и коррекции 
многообразных форм активности человека.
Авторы выражают глубокую признательность сотрудникам лаборатории познавательных процессов и математической психологии Института психологии РАН и Центра экспериментальной 
психологии Московского городского психолого-педагогического 
университета за помощь в разработке новых методов исследования 
окуломоторной активности, позитивное обсуждение материалов 
книги и дружескую поддержку при решении сложных организационных проблем.
В. Барабанщиков, А. Жегалло
Июль, 2013 г.

В повседневной жизни каждый человек, обладающий зрением, постоянно осматривает окружающее, выделяя для себя ту или иную 
полезную информацию. Мы всегда что-то ищем и замечаем в мире: 
цвет светофора, мелькнувшее в толпе лицо, вульгарно-оригинальный текст рекламы или контуры строящегося здания. Дважды 
в секунду предмет зрительного восприятия меняется, а направленность взора перемещается из одной позиции в другую. Какова 
природа подобных движений? Зачем они нужны? Можно ли их измерить и насколько точно? Как они организованы? От чего зависят? Как включаются в процесс ориентировки человека в мире? 
О чем могут информировать? Как связана направленность взора 
с поведением, деятельностью и общением? Вот круг основных вопросов, обозначающих проблемное поле исследований и диапазон 
практического использования получаемых результатов.
Функции движений/направленности глаз человека обсуждаются на протяжении нескольких столетий. В разные годы в дискуссию 
включались крупнейшие естествоиспытатели, такие как И. Кеплер 
и И. Ньютон, Г. Гельмгольц и И. М. Сеченов. Связь движений глаз 
с восприятием произведений искусства отмечали Леонардо да Винчи, 
А. Дюрер, О. Роден. Конструктивный характер окуломоторики подчеркивался в эпистемологических концепциях Дж. Беркли, Т. Гоббса, 
Р. Декарта, Э. Кондильяка, Ж. Ламетри, Дж. Локка, Н. Мальбранша 
и других философов. Свое отношение к природе и функциям движений глаз выразили ведущие психологические течения: физиологическая психология (Вундт, 1880), структурализм (Титченер, 1914), 
гештальтпсихология (Koffka, 1935), бихевиоризм (Skinner, 1974), генетическая психология (Piaget, 1969), когнитивная психология (Neisser, 1967), сторонники экологического (Гибсон, 1988), деятельностного (Леонтьев, 1972), системного (Ломов, 1984) и других подходов.
Хотя активное использование окулографии началось пятьдесят 
лет назад, экспериментальное изучение направленности/движений 

Введение

взора человека проводится с середины XIX в. Смены школ и научных 
традиций отточили инструментарий исследований; дифференцировались основные предметные области, система понятий, парадигмы и спектр решаемых проблем. На сегодняшний день совокупный 
объем разработок темы достаточно высок. Вопросы окуломоторной 
активности неизменно встают на международных психологических 
и физиологических конгрессах, съездах, конференциях; им посвящены крупные монографические издания. Образованная в 1979 г. 
Европейская группа исследователей движений глаз объединяет 
представителей десятков научных центров Европы, США и ряда 
стран Азии. С 2007 г. выходит специализированный журнал, посвященный вопросам природы и функций движений глаз, – «Journal of 
Eye Movement Research».
Проблема движений глаз, их роли в процессах познания, деятельности и общения имеет в российской науке глубокие корни 
и серьезный методический задел. Необходимость измерения направленности взора была осознана еще в XIX столетии. Первоначально это достигалось с помощью субъективных процедур: путем 
сравнительной оценки наблюдателем относительного положения 
или величины воспринимаемых предметов, обнаружения смещений послеобраза или описания особенностей энтоптических явлений (Шляхтин, 1866; Янский, 1866; Воинов, 1873). Непосредственно 
перед Великой Отечественной войной проводились аппаратурные 
наблюдения за движениями глаз (Гассовский, Никольская, 1941). 
Объективные методы, позволяющие вести измерения глазодвигательной активности в ходе выполнения испытуемым различных 
задач (собственно окулография), стали разрабатываться в 1950-х 
годах и уже в 1960–1970-е годы получили широкое распространение 
(Ярбус, 1965; Запорожец, Венгер, Зинченко, Рузская, 1967; Гуревич, 
1971; Зинченко, Вергилес, 1969; Ломов, Вергилес, 1975; Гиппенрейтер, 1978; и др.). Социальные потрясения конца столетия отодвинули 
аппаратурные исследования на дальний план. Интерес к тематике 
возрождается лишь в XXI в.; благодаря прогрессу информационных 
технологий, обнаруживаются дополнительные возможности окулографии не только в области фундаментальной науки, но и в различных сферах практики (Барабанщиков, 2009, 2011, 2012).
Исключительное значение, придаваемое столь специфичному 
виду активности, обусловлено местом, которое он занимает в структуре взаимоотношений человека с миром. Воплощая единство важнейших сфер жизни – ориентировки, коммуникации и движения, 

окуломоторная активность оказывается на пересечении процессов 
познания, деятельности и общения, природа которых всегда вызывает повышенный интерес.
Взятая сама по себе, окуломоторика выступает как яркий феномен биодинамики, характеризующийся многообразием видов и переходных форм. В каждый момент времени глаза человека находятся в движении. Быстрые резкие перемещения (саккады) сменяются 
медленными и плавными (дрейфом), почти точное прослеживание 
движущегося объекта сочетается с собственными колебаниями 
глаз (тремором); наряду с латеральными отклонениями (право–лево, верх–низ) выполняются вращательные движения относительно 
оптической оси (торзии), а при бинокулярном восприятии – сведение или разведение самих осей (вергенция); диапазон амплитудно-частотных характеристик окуломоторной активности занимает несколько порядков. Способы построения подобных движений 
и их синтезы образуют содержание проблем, далеко выходящих 
за рамки биомеханики.
Оставаясь уникальным проявлением «живого движения» 
(Н. А. Бернштейн), окуломоторика подчинена общим законам организации двигательной активности. С этой точки зрения, движения глаз можно рассматривать как элементарную модель поведенческих актов, реализующую структуру и ключевые механизмы 
взаимодействия организма со средой. Взаимосвязь окуломоторики 
с различными отделами и системами мозга открывает перспективу 
исследования разнообразных процессов ЦНС, которые обеспечивают ориентировку организма в среде и организацию его поведения. 
В отличие от других объектов биологического регулирования направленность/движение глаз имеет неоспоримые преимущества: 
небольшое число степеней свободы, доступность прямому наблюдению и возможность непрерывной регистрации.
Наиболее тесно окуломоторика включена в процесс зрительного восприятия. Именно здесь появляется понятие взора, выражающее одновременно предметную направленность и активность 
наблюдателя; первая связана с устойчивой фиксацией глаз, вторая – 
с их перемещением из одной позиции в другую. Являясь условием 
адекватного отражения действительности, направленность/движения глаз объективируют этот процесс: вводят в него соразмерность 
пространственно-временным отношениям среды и связывают его 
с событиями, протекающими в самом организме. Возможность объективации предмета восприятия является тем смысловым ядром, 

которое на протяжении веков порождает и поддерживает разнообразные гипотезы о роли движений глаз в чувственном познании 
мира. И хотя вопрос о функциях окуломоторики до сих пор остается 
открытым, его решение нередко рассматривается как ключ к природе зрительного восприятия в целом.
Через восприятие окуломоторика связана с другими психическими процессами и затрагивает состояния человека. Так или иначе 
характер перемещения глаз выражает динамику внимания, мышления, воображения, представления, а их направленность – актуальные интенции личности: интерес, намерение, установку, отношение. Путем анализа движений глаз открывается возможность 
объективного исследования разнообразных психических явлений.
Психические процессы и состояния, в свою очередь, включены в более широкий контекст взаимоотношений человека с миром 
(деятельность, поведение, общение, игру) и сами строятся по логике 
этих взаимоотношений. Поэтому в формах окуломоторной активности находят отражение как динамика выполняемого действия, так 
и его структурные образующие. Это позволяет использовать знания 
о движениях глаз в интересах многих профессий.
В практическом плане закономерности окуломоторной активности учитываются при проектировании технических систем отображения информации (Митькин, 1974; Галактионов, 1978), сложных 
видов профессиональной деятельности (Добровольский, Завалова, 
Пономаренко, Туваев, 1975; Голиков, Костин, 1996) и оценке интерфейсов компьютеров (Goldberg, Kotvar, 1999), выводят критерии 
мастерства операторов (Гиппенрейтер, 1978; Senders, 1976), расширяют горизонты диагностики локальных поражений мозга (Владимиров, Хомская, 1981; Карпов, 1994), используются для лечения 
последствий психотравмы (Шапиро, 1998) и при организации контроля за формированием умственных действий (Гордон, 1976; Подольский, 1978), составляют основу методов коррекции зрительных 
и окуломоторных функций (Аветисов, Розенблюм, 1973; Блужене, 
1990) и т. п. Психология, нейронауки, эргономика, офтальмология, 
радиология, спорт, педагогика, психиатрия, авиация, космонавтика, техническое моделирование биологических систем, масс-медиа, 
сценическое искусство, публичная политика, PR, реклама – далеко 
не полный перечень сфер применения результатов исследований 
направленности/движений взора человека.
Аккумулируя понятия, методы и экспериментальные данные 
ряда научных дисциплин (биомеханики, информатики, физиологии 

сенсорных систем, психологии зрительного восприятия, искусственного интеллекта, офтальмологии и др.), проблема движений глаз 
принадлежит к числу комплексных. Она поставлена в нескольких 
планах: 1) феномены окуломоторной активности (виды, формы 
и параметры движений глаз); 2) их детерминация (условия, факторы и предпосылки, определяющие характеристики движений глаз); 
3) управление окуломоторной активностью (механизмы движений 
глаз), 4) развитие окуломоторной активности (фило-, онто-, актуал- 
и патогенез движений глаз); 5) способы включения окуломоторики 
в процессы зрительного восприятия, познания, общения и деятельности человека, и некоторые другие. Каждый из планов фиксирует 
главные предметные области проблемы и опирается на соответствующую систему познавательных средств. Раскрывая разные аспекты 
одного и того же целого, они тесно взаимосвязаны; с какого бы плана и в рамках какой бы дисциплины ни начиналось исследование, 
рано или поздно возникает необходимость преодоления рамок исходной парадигмы и выхода в другие планы анализа или смежные 
области знания.
Монография, предлагаемая вашему вниманию, состоит из двух 
частей. Часть I – «Окулография в психологических исследованиях 
и практике» (главы 1 и 2) – посвящена техникам измерения направленности взора и представлениям об окуломоторной активности, 
разработанным преимущественно в отечественной науке. Часть II – 
«Айтрекинг» (главы 3–6) – презентирует современные методы и технологии видеорегистрации направленности/движений глаз.
Первая глава – «Методы окулографии» – знакомит с инструментарием и процедурами регистрации движений глаз. Ее цель – сориентировать читателя в средствах измерения и оценки окуломоторной 
активности человека и ввести его в проблематику исследований. 
Сравнительный анализ частных методов окулографии, выполненный авторами книги, показывает, что каждый из них, обладая рядом достоинств и недостатков, обеспечивает решение определенного круга научных и/или практических задач. Лишь совокупность, 
точнее система методов, позволяет раскрыть феномен направленности взора в его конкретной сложности, многообразии и полноте. 
Главные требования к современному измерительному инструменту – простота и удобство регистрации движений, возможность компьютерной обработки выходного сигнала, наличие специализированного программного обеспечения и оперативное представление 
получаемых данных.

Доступ онлайн
350 ₽
В корзину