一种复杂系统人机界面可用性的检测方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于眼动信号的复杂系统人机界面可用性的检测方法。其中检测方法包括如下步骤：通过生态界面方法提取复杂系统人机界面的任务信息；将提取信息按照不同的任务设计编入心理学实验软件，通过眼动仪采集操作员的眼动信息；根据眼动信息计算处理处理检测指标并完成可用性子特征质量检测；融合可用性子特征，检测人机界面可用性的优劣。其中检测系统包括：人机界面任务信息提取模块、用户的眼动信号采集模块、眼动信号处理模块、可用性子特征检测模块和可用性检测模块。本发明专利技术通过眼动追踪技术，对复杂系统人机界面可用性优劣进行检测并判断其是否符合人的使用需求，具有较好的实时性与较高的可信度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种基于眼动信号的复杂系统人机界面可用性的检测方法。其中检测方法包括如下步骤：通过生态界面方法提取复杂系统人机界面的任务信息；将提取信息按照不同的任务设计编入心理学实验软件，通过眼动仪采集操作员的眼动信息；根据眼动信息计算处理处理检测指标并完成可用性子特征质量检测；融合可用性子特征，检测人机界面可用性的优劣。其中检测系统包括：人机界面任务信息提取模块、用户的眼动信号采集模块、眼动信号处理模块、可用性子特征检测模块和可用性检测模块。本专利技术通过眼动追踪技术，对复杂系统人机界面可用性优劣进行检测并判断其是否符合人的使用需求，具有较好的实时性与较高的可信度。【专利说明】
本专利技术属于人机交互领域，涉及及系统。
技术介绍
复杂系统人机界面是人机交互最重要的媒介，被广泛应用到战机船舶驾驶操纵、核电厂控制、战场指挥、汽车驾控等各种复杂的人机交互系统和环境之中，作为人机信息交互的重要载体和媒介，它是用户获取信息、决策判断的重要依据，同时也是信息系统能否实现精确、闻效传递的关键因素。复杂系统人机界面设计的不合理性往往引起用户认知的差异以及决策判断的失误，最终导致发生重大操作事故。基于用户认知的差异性可以通过眼动信息进行判断，因此对于界面设计后的眼动质量评价，成为缩减事故发生概率的最有效的途径。通过对眼动资源投入特征、理解特征和复杂特征实施检测，实现对设计质量的控制和改进，从而优化复杂系统人机界面的眼动综合质量。眼动跟踪技术提供了一种可靠、有效、及时的视觉加工研究方法，目前被广泛应用于广告产品评估、用户行为分析、工效学研究、航天安全等领域。目前基于眼动跟踪技术的眼动指标评价主要针对两个及两个以上的界面开展比较性判断，同时也较少将眼动特征融合考虑，多从单特征进行眼动质量检测。基于现有眼动分析的质量检测方法，本专利技术创新性地将多个眼动特征融合，进行眼动综合质量判断；并从单方案设计界面考虑，这对多层级呈现信息的复杂人机界面，阐述眼动综合质量检测方法，在实际应用中可实施性高，解决单一设计方案的眼动综合质量优劣检测问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复杂系统人机界面可用性的检测系统的检测方法；获取人机界面中的不同任务信息特征；依据不同任务特征的不同安排，获取并计算处理处理可用性子特征检测值；实现对复杂系统环境下人机界面的可用性质量判断。一种复杂系统人机界面可用性的检测系统的检测方法，包括以下步骤: (I)任务信息提取。将界面信息按照信息操控、信息表现和信息显示进行提取，并进行不同任务特征的信息分类。(2)眼动信息的信号采集。将提取的任务信息输入心理学实验软件中，按照不同分类进行记忆任务和搜索任务安排。通过计算处理处理机向用户依次呈现不同任务的安排，通过眼动追踪仪获取用户的眼动扫描和追踪数据，选取瞳孔直径、首次注视时间、注视时间、注视次数、回视时间、眨眼持续时间、眼跳幅度、眼跳时长。(3)检测指标计算处理处理。根据眼动信号采集的眼动指标，计算处理处理可用性子特征的检测指标。(4)可用性子特征的质量检测。根据(2)中可用性子特征检测指标的检测值，分析和计算处理处理可识别性、易理解性和复杂性的质量值。(5)可用性质量检测。通过叠加融合可用性子特征的质量值，检测复杂系统人机界面可用性的优劣。步骤(I)中所述的任务信息提取是面向复杂系统，提取方法更加符合人一任务一环境三者之间的信息自然流通特性。任务信息提取是指基于记忆、搜索任务和界面信息特征进行任务信息提取。首先以复杂系统人机界面为主体，根据其内部信息元素因子层次结构划分，分为信息操控A、信息表现B、信息显75 C结构层次。其次按照信息操作方式，分为可以进行人为操作的各种系统功能按键与按钮信息与独立显示，不能进行人为操作的系统功能信息。按照信息表现方式，分为以图形化的方式描述系统信息、以文本数据的方式描述系统信息、以符号形式描述系统信息及以图形和文本结合的形式描述系统信息。按照信息显示方式，分为动态、静态及动静混合。根据记忆和搜索任务，对以上层次结构的信息进行分类并归入不同的任务信息。步骤(2)中所述的眼动信息的信号采集及安排阶段，采用双任务双实验步骤，有利于去除数据获取时的干扰性，提高数据采集的有效性。具体包括以下步骤: I)任务:在复杂系统综合显示界面前放置H1-Speed型高精度眼动仪测试托架，iViewPC测试计算处理处理机与Stimulus PC图像显示计算处理处理机通过TTL triggers进行同步通讯。依次完成2种任务安排范式:记忆任务和搜索任务。A、记忆任务:首先指示被试在记忆界面时努力记住某一范围内信息，在检测界面中判断信息是否与记忆中的相同，然后开始呈现记忆界面20000ms，黑屏IOOOms之后出现检测界面，被试做出相应的判断之后快速按下反应键。B、搜索任务:首先指示被试需要在界面中快速搜索某一信息并作出相应判断，然后呈现搜索信息1000ms，黑屏IOOOms之后呈现搜索界面，被试快速并准确地做出判断并按下相应按键。2)眼动信号采集: 通过眼动追踪仪获取用户的眼动扫描和追踪数据，选取瞳孔直径、首次注视时间、注视时间、注视次数、回视时间、眨眼持续时间、眼跳幅度、眼跳时长。 步骤(3)中所述的检测指标计算处理处理包括以下步骤: A、可识别性的检测指标计算处理处理: 可识别性的检测指标包括平均瞳孔直径大小、眼跳平均速度和平均眨眼时长，分别为检测指标a、检测指标b和检测指标Co检测指标大小犹取: 根据步骤(2)中A的注视点信息数据获取平均瞳孔直径大小； 根据步骤(2)中A的眼跳明细数据获取眼跳幅度和眼跳持续时间，计算处理处理眼跳平均速度: 眼跳平均速度=眼跳幅度/眼跳持续时间； 根据步骤(2)中A的眨眼明细数据获取眨眼持续时间，计算处理处理平均眨眼时长: 平均眨眼时长=累计眨眼持续时间/眨眼次数； B、易理解性的检测指标计算处理处理: 易理解性的检测指标包括平均注视时长、回视时间比率和注视时间比率，分别为检测指标d、检测指标e和检测指标f ο检测指标大小犹取:根据步骤(2)中A的注视点信息数据获取注视点呈现的时间和注视次数，计算处理处理平均注视时长: 平均注视时长=累计注视时长/注视次数； 根据步骤(2)中A的注视点信息数据获取回视时间，计算处理处理回视时间比率: 回视时间比率=累计回视时长/总注视时长； 根据步骤(2)中A的注视点信息数据获取总的注视时间，计算处理处理注视时间比率:注视时间比率=总注视时长/ (总注视时长+累计眼跳时长)； C、复杂性的检测指标计算处理处理: 复杂性的检测指标包括眼跳时间比率、平均眼跳幅度和首次注视时间，分别为检测指标g、检测指标h和检测指标i。检测指标大小获取: 根据步骤(2)中B的眼跳明细数据获取眼跳时间，计算处理处理眼跳时间比率: 眼跳时间比率=累计眼跳时间/ (总注视时间+累计眼跳时间)。根据步骤(2)中B的眼跳明细数据获取眼跳幅度、眼跳数目，计算处理处理平均眼跳幅度: 平均眼跳幅度=累计眼跳幅度/眼跳数目； 根据步骤(2)中B的注视点信息数据获取首次注视时间； 步骤(4)中的可用性子特征的质量检`测包括以下步骤: A、可识别性质量检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂系统人机界面可用性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）任务信息提取，将界面信息按照信息操控、信息表现和信息显示进行提取，并进行不同任务特征的信息分类，（2）眼动信息的信号采集，将提取的任务信息输入心理学实验软件中，按照不同分类进行记忆任务和搜索任务安排范式设计，通过计算处理处理机向用户依次呈现不同任务的安排，通过眼动追踪仪获取用户的眼动扫描和追踪数据，选取瞳孔直径、首次注视时间、注视时间、注视次数、回视时间、眨眼持续时间、眼跳幅度、眼跳时长，（3）检测指标计算处理处理，根据眼动信号采集的眼动指标，计算处理处理可用性子特征的检测指标，（4）可用性子特征的质量检测，根据（2）中可用性子特征检测指标的检测值，分析和计算处理处理可识别性、易理解性和复杂性的质量值，（5）可用性质量检测，通过叠加融合可用性子特征的质量值，检测复杂系统人机界面可用性的优劣。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛澄岐，李晶，王海燕，牛亚峰，邵将，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32