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高幀率眼動儀（High-frame-rateEyeTracker）是一種精確測量和記錄眼球運動的設備，它在神經科學、心理學、用戶體驗研究、醫學診斷等領域有廣泛的應用。高幀率眼動儀的關鍵特性是其高采樣率，即它能以每秒數百甚至數千幀的速度采集眼動數據，從而獲得更加細致、精確的眼動軌跡。以下是高幀率眼動儀的技術原理：
1.基礎原理：眼動追蹤
眼動儀通過捕捉和分析眼睛的位置、視線方向及其運動軌跡來測量眼球的活動。常見的眼動追蹤技術包括紅外光反射法和視頻眼動追蹤法。
1.1紅外光反射法
該方法是最常見的眼動追蹤技術之一。其工作原理是利用紅外光照射到眼睛的角膜上，并通過反射回來的紅外光點來判斷眼睛的運動。
紅外光源：使用紅外光源照射眼睛，光源通常會聚焦在眼睛的角膜或眼球的其他部位。
反射點檢測：眼球表面會有一個反射點（通常是角膜反射點或瞳孔反射點），通過測量反射回來的紅外光的位置變化來推算眼球的運動。
高幀率：高幀率眼動儀的關鍵特性是其能夠在非常短的時間內捕捉到多個數據點，這使得其能夠捕捉到快速的眼球運動，尤其是在進行復雜視覺任務時。
1.2視頻眼動追蹤法
視頻眼動追蹤方法則是通過高速攝像機對眼睛進行實時拍攝，分析視頻圖像中的眼球特征（如瞳孔、虹膜、角膜反射點等）來進行眼動跟蹤。
高幀率攝像機：采用高速攝像機（通常具有幾百到幾千幀每秒的捕捉能力）拍攝眼睛的運動。
圖像處理算法：圖像分析軟件通過對每一幀圖像中眼睛的位置、瞳孔大小等特征進行識別，進而推算眼球的運動方向。
2.眼動數據采集與處理
高幀率眼動儀的核心技術在于其能夠高速、高精度地采集眼動數據。這些數據主要包括：
眼睛位置（GazePosition）：表示眼睛視線所指向的具體位置。
眼動速度（EyeMovementSpeed）：表示眼睛運動的速率，特別是突眼或掃視時的速度。
瞳孔大小（PupilSize）：瞳孔大小的變化可以反映注意力的變化及心理狀態。
眼球運動類型：包括固定注視、追蹤、掃視等不同的眼動類型。
2.1數據采集
高幀率采集：高幀率眼動儀以每秒數百甚至上千幀的速率捕捉眼睛的微小運動，因此能夠精確地記錄眼睛的每個動作，尤其是在短時間內發生的眼動，例如快速的掃視或閃爍。
多維度監測：眼動儀通常采用多個紅外光源和攝像頭的組合，能夠從多個角度同時捕捉眼球的運動，增加數據的準確性和魯棒性。
2.2數據處理
實時跟蹤與濾波：眼動數據處理系統會實時處理原始數據，通過濾波、平滑算法來去除噪聲，增強數據的準確度和穩定性。
精確校準：為了確保準確性，眼動儀在使用前通常需要進行校準。校準過程中，受試者會按照預設的點進行注視，系統通過計算這些點的位置變化來確定眼動儀的準確度。
3.高幀率技術的優勢
精確捕捉快速眼動：高幀率眼動儀能夠捕捉到眼球的快速運動，特別是在進行高速掃視、閱讀等活動時，能有效捕捉到眼球的微小變化。
低延遲響應：高幀率使得眼動儀能夠快速響應眼睛的任何運動，從而確保實時性更強，減少數據丟失。
細粒度數據：高幀率意味著能夠提供更細致、精準的眼動數據，尤其在研究視覺認知、注意力分布等復雜心理學任務時，能夠提供更多的細節信息。
4.應用領域
心理學研究：分析人類眼動行為，研究注意力分布、決策過程等。
用戶體驗研究（UX）：在產品設計中，用于測試用戶在與產品界面交互時的注意力集中區域、點擊熱點等。
醫學診斷：用于眼科診斷、神經疾病的研究等。
駕駛與航空：研究駕駛員或飛行員的眼動，評估其注意力和反應能力。
5.總結
高幀率眼動儀通過高速攝像機和紅外光反射技術，精確地記錄眼球的運動軌跡和速度。其高幀率采樣能力使其能夠在復雜和高速的視覺任務中提供詳細的眼動數據，廣泛應用于心理學、醫學、用戶體驗研究等多個領域。
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