眼动追踪技术与婴幼儿研究：程序、方法与数据分析(2)
2 针对婴幼儿的眼睛校准
针对婴幼儿的眼动研究要求一些比较特殊的校准方式。从数据质量的角度看，校准点数越多。眼动数据的空间准确率就越高，数据也就越精确(Duchowski。2007；Morgante et al.，2012)。婴幼儿的研究发现，较差的校准或校准点缺失会导致数据误差增大(Leppanen，Forssman，Kaatiala，Yrttiaho，&Wass，2014)。所以，校准质量可以直接决定眼动数据的质量。
参照以往的研究，学龄前及更大的儿童可以使用适合成人的9点校准或16点校准，但是小于3岁的婴幼儿一般采取5点、3点或2点校准(Aslin&McMurray，2004；Di Giorgio et al.，2012；Feng，2011；Gredeback et al.，2010)。对现有研究进行梳理发现，大量研究使用了5点校准(Biro，2013；C，Elsner，Bakker，Rohlfing，&Gredeback，2014；Gaither et al.，2012；Griffey&Litde，2014；Kolling，Oturai，&Knopf，2014；Liu et al.，2011；Nawrot&Nawrot，2013；Richmond，Zhao，&Bums，2015；Shuwairi&Johnson，2013；Sirois&Jackson，2012；韩映虹，刘妮娜，闫国利，刘健，2011；刘宝根，周兢，高晓妹，李林慧，2011)，较少有研究使用9点(Elsner et al.，2013；谷莉，白学军，2014)、3点(Bulf&Valenza，2013；Di Giorgio et al.，2012；Ronconi et al.，2014)和2点(Amso et al.，2014；Bomstein，Mash，&Arterberry，2011；Frank，Vul，&Saxe，2012)校准。在检索到的105篇文献中，5点校准为69篇(66%)，9点7篇(7%)，3点6篇(6%)，2点5篇(5%)，未报告校准点数的18篇(17%)。
因为婴幼儿的注意持续时间较短以及注意发展不成熟。用于成人校准的圆点并不适合于婴幼儿。大部分婴幼儿研究使用卡通图片、卡通人物或闪动的Flash等进行校准，并在校准过程中伴随声音刺激以吸引注意(Corbetta et al.。2012；Di Giorgioet al.，2012；Liu et al.，2011；Sirois&Jackson，2012；王福兴，李文静，颜志强，段朝辉，李卉，2015)。在校准时间上，应该保证最短时间完成校准。建议在1分钟内完成校准。给实验留出足够的时间(Morgante et al.，2012)。如果实验时间比较长或在实验中会出现注视偏移，建议在实验当中插入1-2次校准，以保证数据质量。以上的这些校准主要针对桌面式眼动仪。如何针对头戴式眼动仪校准，目前没有统一的方法和标准。比如：Fran-chak等人在其研究中，仍然采用了桌面式校准的方式，在2D平面上呈现3x3的9点校准(Fran-chak&Adolph，2010；Franchak，Kretch，Soska，&Adolph，2011)。Corbetta等人(2012)在其研究中也使用了基于2D平面的校准。
由于受到瞳孔透光性、第一普肯野成像、虹膜颜色深浅以及巩膜与虹膜对比的影响，照射到眼睛的红外线反光形成的瞳孔参照会出现明亮或变暗的情况(Duchowski，2007)。所以基于瞳孔/角膜反射原理的眼动校准还要注意明瞳(bright pupil cornealreflection)和暗瞳(dark pupil corneal reflection)的差异。一般明瞳是指相对于巩膜和虹膜，瞳孔红外线反射显示较明亮的现象，这种情况多发生于蓝眼睛被试或婴幼儿被试，所以婴幼儿被试比较适合基于明瞳的眼动追踪：而暗瞳则更适合年龄较大的被试或深色眼睛的被试(Gredebaick et al.，2010)。就目前国内常见的眼动仪而言，一些适用于成人的高采样率眼动仪均使用暗瞳追踪(如：EyeLink1000/2000，SMI RED 250/500/High Speed，TobiiTX300，ASL Mobile Eye)，也有眼动仪使用明瞳和暗瞳两种方式或自适应的方式(如：Tobii T60/120。Tobii T60 XL)或明瞳追踪(如：ASL H6)。
总之，婴幼儿被试的眼睛校准需要从校准点数、校准刺激、校准时长、校准次数、瞳孔追踪等多方面进行考虑：①学龄前及更大幼儿可考虑与成人类似的9点或更多点数的校准：小于3岁婴幼儿首选5点校准，若存在校准困难，则可降低至3点或2点校准。②婴幼儿校准时可采用高吸引力的校准刺激，如：卡通人物、闪烁动画，并伴随合适的声音刺激。③整个校准过程建议在1分钟以内完成。④若实验时间过长或发现婴幼儿被试在实验过程中出现较大范围的注视偏移，可适当插入1-2次校准。⑤基于瞳孔/角膜反射原理的婴幼儿眼动校准可考虑采用明瞳追踪模式。
3 如何保证婴幼儿研究的眼动数据质量
3.1 婴幼儿研究中眼动数据质量影响因素
如前所述，由于婴幼儿的特殊性。大部分婴幼儿研究的眼动数据质量都偏低(LepNinen et al.，2014；Wass，Smith，&Johnson，2013)。比如：研究者采用相同实验任务对比婴儿和成人数据发现，相对成人数据，婴儿的眼动数据质量要更差(Wass，Forssman，&Leppainen，2014；Wass et al.，2013)。进一步对比还发现，低准确性、低稳定性数据会导致更短的注视时间和更长的首个注视到达时间(Leppanen et al.，2014；Wass et al.，2014；Wass et al.，。2013)。研究者把影响婴幼儿眼动数据质量问题归结为数据的低准确性(10w preci-siort)、低稳定性(low robustness)、空间准确性(spatial accuracy)和时间延时(temporal delay)4类问题(Bliznaut&Wium，2014；Holmqvist et al.，201 1；Morgante et al.，2012；Wass et al.，2014；Wass et al.，2013)。图1呈现了4种不同条件的数据质量供读者参照。 (王福兴 童钰 钱莹莹 谢和平)
针对婴幼儿的眼动研究要求一些比较特殊的校准方式。从数据质量的角度看，校准点数越多。眼动数据的空间准确率就越高，数据也就越精确(Duchowski。2007；Morgante et al.，2012)。婴幼儿的研究发现，较差的校准或校准点缺失会导致数据误差增大(Leppanen，Forssman，Kaatiala，Yrttiaho，&Wass，2014)。所以，校准质量可以直接决定眼动数据的质量。
参照以往的研究，学龄前及更大的儿童可以使用适合成人的9点校准或16点校准，但是小于3岁的婴幼儿一般采取5点、3点或2点校准(Aslin&McMurray，2004；Di Giorgio et al.，2012；Feng，2011；Gredeback et al.，2010)。对现有研究进行梳理发现，大量研究使用了5点校准(Biro，2013；C，Elsner，Bakker，Rohlfing，&Gredeback，2014；Gaither et al.，2012；Griffey&Litde，2014；Kolling，Oturai，&Knopf，2014；Liu et al.，2011；Nawrot&Nawrot，2013；Richmond，Zhao，&Bums，2015；Shuwairi&Johnson，2013；Sirois&Jackson，2012；韩映虹，刘妮娜，闫国利，刘健，2011；刘宝根，周兢，高晓妹，李林慧，2011)，较少有研究使用9点(Elsner et al.，2013；谷莉，白学军，2014)、3点(Bulf&Valenza，2013；Di Giorgio et al.，2012；Ronconi et al.，2014)和2点(Amso et al.，2014；Bomstein，Mash，&Arterberry，2011；Frank，Vul，&Saxe，2012)校准。在检索到的105篇文献中，5点校准为69篇(66%)，9点7篇(7%)，3点6篇(6%)，2点5篇(5%)，未报告校准点数的18篇(17%)。
因为婴幼儿的注意持续时间较短以及注意发展不成熟。用于成人校准的圆点并不适合于婴幼儿。大部分婴幼儿研究使用卡通图片、卡通人物或闪动的Flash等进行校准，并在校准过程中伴随声音刺激以吸引注意(Corbetta et al.。2012；Di Giorgioet al.，2012；Liu et al.，2011；Sirois&Jackson，2012；王福兴，李文静，颜志强，段朝辉，李卉，2015)。在校准时间上，应该保证最短时间完成校准。建议在1分钟内完成校准。给实验留出足够的时间(Morgante et al.，2012)。如果实验时间比较长或在实验中会出现注视偏移，建议在实验当中插入1-2次校准，以保证数据质量。以上的这些校准主要针对桌面式眼动仪。如何针对头戴式眼动仪校准，目前没有统一的方法和标准。比如：Fran-chak等人在其研究中，仍然采用了桌面式校准的方式，在2D平面上呈现3x3的9点校准(Fran-chak&Adolph，2010；Franchak，Kretch，Soska，&Adolph，2011)。Corbetta等人(2012)在其研究中也使用了基于2D平面的校准。
由于受到瞳孔透光性、第一普肯野成像、虹膜颜色深浅以及巩膜与虹膜对比的影响，照射到眼睛的红外线反光形成的瞳孔参照会出现明亮或变暗的情况(Duchowski，2007)。所以基于瞳孔/角膜反射原理的眼动校准还要注意明瞳(bright pupil cornealreflection)和暗瞳(dark pupil corneal reflection)的差异。一般明瞳是指相对于巩膜和虹膜，瞳孔红外线反射显示较明亮的现象，这种情况多发生于蓝眼睛被试或婴幼儿被试，所以婴幼儿被试比较适合基于明瞳的眼动追踪：而暗瞳则更适合年龄较大的被试或深色眼睛的被试(Gredebaick et al.，2010)。就目前国内常见的眼动仪而言，一些适用于成人的高采样率眼动仪均使用暗瞳追踪(如：EyeLink1000/2000，SMI RED 250/500/High Speed，TobiiTX300，ASL Mobile Eye)，也有眼动仪使用明瞳和暗瞳两种方式或自适应的方式(如：Tobii T60/120。Tobii T60 XL)或明瞳追踪(如：ASL H6)。
总之，婴幼儿被试的眼睛校准需要从校准点数、校准刺激、校准时长、校准次数、瞳孔追踪等多方面进行考虑：①学龄前及更大幼儿可考虑与成人类似的9点或更多点数的校准：小于3岁婴幼儿首选5点校准，若存在校准困难，则可降低至3点或2点校准。②婴幼儿校准时可采用高吸引力的校准刺激，如：卡通人物、闪烁动画，并伴随合适的声音刺激。③整个校准过程建议在1分钟以内完成。④若实验时间过长或发现婴幼儿被试在实验过程中出现较大范围的注视偏移，可适当插入1-2次校准。⑤基于瞳孔/角膜反射原理的婴幼儿眼动校准可考虑采用明瞳追踪模式。
3 如何保证婴幼儿研究的眼动数据质量
3.1 婴幼儿研究中眼动数据质量影响因素
如前所述，由于婴幼儿的特殊性。大部分婴幼儿研究的眼动数据质量都偏低(LepNinen et al.，2014；Wass，Smith，&Johnson，2013)。比如：研究者采用相同实验任务对比婴儿和成人数据发现，相对成人数据，婴儿的眼动数据质量要更差(Wass，Forssman，&Leppainen，2014；Wass et al.，2013)。进一步对比还发现，低准确性、低稳定性数据会导致更短的注视时间和更长的首个注视到达时间(Leppanen et al.，2014；Wass et al.，2014；Wass et al.，。2013)。研究者把影响婴幼儿眼动数据质量问题归结为数据的低准确性(10w preci-siort)、低稳定性(low robustness)、空间准确性(spatial accuracy)和时间延时(temporal delay)4类问题(Bliznaut&Wium，2014；Holmqvist et al.，201 1；Morgante et al.，2012；Wass et al.，2014；Wass et al.，2013)。图1呈现了4种不同条件的数据质量供读者参照。 (王福兴 童钰 钱莹莹 谢和平)