摘 要

眼动追踪技术在当前的环境之下正在蓬勃发展，很多学科和应用领域正在尝试使用眼动追踪来增加产品的使用效果和提高用户体验。然而，眼动交互方式却因使用环境苛刻、技术较为复杂、视觉疲劳等多方面原因没有得到广泛的应用。尽管受到很多的条件限制，眼动追踪技术仍然是值得尝试的交互方式，相信随着技术水平的提高和体验设计师对眼动追踪更加深入的理解，眼动交互技术会以一种更为舒适的方式进入我们的生活中。

论文主要研究了眼动交互应该以怎样的方式在生活中应用，并且利用现有技术，进行实际操作，制作了一款交互式的游戏。将眼动交互应用其中，完善用户体验的各个环节，将所思所想进行实践，并在完成展示后，总结实际使用中出现的问题与提出解决办法，并对设计本身加以改进完善。

研究结果表明：当前环境下，由于眼动追踪设备在日常生活应用之中没有足够的精度，导致眼动技术在应用时，需要更多的考虑用户体验，并且需要对使用环境进行更深层次的思考（比如在检测面部的时候，考虑用户面部与检测设备的角度，以估测用户是以坐姿或是站姿进行体验的），以解决在实际体验过程中出现巨大偏差的问题。

本文的特色：分析了眼动交互技术的当前水平以及在实际应用过程中的具体交互方式，并且进行了实际性的制作与改进。论述形式采用由表及里，由理论到实践的整体描述与概括方式，并最终发现问题解决问题。

关键词：眼动交互；用户体验；使用环境

Abstract

Eye tracking technology is developing in the current environment. Many disciplines and applications are trying to use eye tracking to increase the use of products and improve the user experience. However, eye-to-eye interaction is due to the use of harsh environment, more complex technology, visual fatigue and other reasons have not been widely used. Despite the many constraints, eye tracking technology is still worth trying to interact with the way, I believe that with the technical level and experience the designer eye movement tracking more in-depth understanding of eye movement technology will be a more comfortable The way into our lives.

The paper mainly studies how the eye movement interaction should be applied in life, and the use of existing technology, the actual operation, produced an interactive game. Will be interactive application of eye movement, improve the user experience of all aspects of the thinking will think about practice, and after the completion of the show, summed up the actual use of the problems and solutions, and the design itself to improve and improve.

The results show that: in the current environment, due to eye tracking equipment in the daily life of the application is not enough precision, resulting in eye movement technology in the application, the need for more consideration of the user experience, and the need for a deeper understanding of the use of the environment (Such as when detecting the face, taking into account the user's face and the angle of the detection device to estimate the user is sitting or sitting experience) to solve the problem in the actual experience of a large deviation.

The characteristics of this paper: the analysis of the current level of eye movement technology and practical application in the specific way of interaction, and the actual production and improvement. The form of the discussion is based on the whole description and generalization of the theory and practice from the table and the case, and finally finds the problem solving problem.

Key Words：Eye movement interaction；User experience；Use environment

目 录

第1章 绪论 1

□□1.1 文献总述 1

□□1.2 研究方法 1

□□1.3 论文结构安排 1

第2章 分析眼动追踪交互的应用与现状 2

□□2.1 眼动追踪仪的发展 2

□□2.2 工作方式 2

□□2.3 眼动追踪仪的应用 2

第3章 灵感来源与初期面对的问题 5

□□3.1 眼动追踪仪 5

□□3.2 对眼动追踪仪应用的初步设想 5

第4章 对眼动交互的实验与尝试 6

□□4.1 相似产品对比 6

□□4.2 总结问题 7

第5章 设计过程与思考 9

□□5.1 制作前期 9

□□□□5.1.1□确定制作内容与制作方法 9

□□□□5.1.2□体验过程分析与设计体验流程 9

□□□□5.1.3□制作过程 10

第6章 总结 12

□□6.1 制作感受 13

□□6.2 展示问题 13

□□6.3 总结 13

参考文献 15

致谢 16

第1章 绪论

本文是以当前的眼动追踪仪现状为背景，分析其发展过程以及当前的发展状态，并利用现有眼动技术进行再设计，丰富眼动交互的方式与内容。

1.1 文献总述

眼动追踪目前大部分是运用于科学研究，然而在日常生活中的使用却少之又少。目前实际运用在日常生活中的眼动追踪仪以瑞典的Tobii一家独大，而其价格却使很多用户望而却步。大部分的文献资料都是眼动追踪技术在科学研究上的使用，比如在心理学上使用的头戴式眼动追踪仪、在用户体验度量中使用的附有眼动捕捉摄像头的显示器等等。而利用在家庭和个人使用方面的眼动追踪仪的运用却不那么普遍，大部分家庭和个人并没有接触到这类新鲜的交互方式，所以我想试着提高人们对眼动交互的相关认识，并且通过制作一款新的交互游戏，阐述一些自己的看法与思考。

1.2 研究方法

利用已学知识以及现有技术（以Tobii eye X为硬件基础），借助现有的软件工具（Flash、Photoshop），在软件、软硬件结合的方面进行再设计。设计初期设计原型，明确交互的方式与交互点，再通过用户体验度量的方法对原型进行相应的分析，丰富交互流程和体验内容，在最终制作出一款交互游戏用于展示和发现新的问题，并得出对于眼动交互在日常应用中需要注意的和亟待解决的问题。

1.3 论文结构安排

图1.1 论文结构的信息框架图

第2章 分析眼动追踪交互的应用与现状

2.1 眼动追踪仪的发展

最先通过研究眼睛运动来发现人的心理活动是在19世纪，当时是用观察法来粗略记录眼睛动作，但即便是不那么精确的测量，同样给科学家带来的重要的研究资料。后来，随着技术水平的提升，眼动捕捉技术越来越准确，记录方法也越来越成熟。先后经历了后像法、机械记录法、光学记录法、影像记录法等方式的改变，最终形成现代的眼动技术。

2.2 工作方式

眼动追踪仪主要捕捉人眼的三种行为方式，包括注视动作（记录注视点）、眼跳路径（记录先后顺序）和追随动作（眼球对运动物体的反应）。不同的动作反应了用户不同的需求，通过记录注视的位置可以推断用户的是否按照最初规划的视线路径进行产品的使用。

当前的眼动追踪仪主要通过四个部分来捕捉眼睛动作：光学分析系统、瞳孔中心点提取系统、视景与瞳孔坐标叠加计算系统和图像与数据处理分析系统。不同的系统之间相互作用，最终起到记录并分析使用者目光的作用。然而用于日常使用的眼动仪，由于体积大小和使用环境的限制，需要在各个系统中进行相对应的简化，反过来说，日常使用的眼动追踪仪也不需要过高的精度，所以适当降低精度也是可以接受的^[1]。

2.3 眼动追踪仪的应用

就目前而言，眼动追踪仪已经应用很久了，在心理学与医学研究领域已经有很成熟的技术并且被广泛的应用，专家和学者将人眼的运动作为一个重要的研究内容，通过捕捉眼睛的动作来推测被实验者的内心活动与反应。由于医学对精度的要求很高，所以医用眼动追踪仪本身造价高昂，并且在使用时，有很多严格的控制。比如对使用环境的制约、操作医师的技能培训、设备的日程维护与保养等等。

在汽车制作方面，一些研究人员同样对眼动追踪很感兴趣，他们尝试使用眼睛驾驶汽车。在2010年，由柏林自由大学的电脑科学家与SMI公司共同开发了一款叫“眼睛司机”的自动驾驶技术，利用眼睛的快速反应来辅助司机对突发状况做出应急反应，例如司机闭眼则表示停车，转头先回后看则是倒车等等，然而由于行驶距离通常较为长远，这一驾驶系统对眼睛的消耗过大，最终导致项目的结果没有广泛应用。但是这对目前的自动驾驶技术也起到了一定的提示作用，在强调行车安全的基础上，应当增强行车的舒适度与驾驶感。