眼動儀相關研究

第二章 文獻探討

本章分為三節進行探討，分別為第一節、眼動儀相關研究；第二節、中高 齡婦女騎乘行為相關研究；第三節、以眼動儀分析騎乘行為之相關研究。

第一節 眼動儀相關研究

近代利用眼動儀探究人類心理的相關研究層出不窮，加上高科技成熟度的 進展，眼動儀使用型態也隨之改變，當中所帶來的效益由特定領域發展逐漸延 伸至各項不同類型研究使用，對於人類心理發展而言乃是更加地擴張研究之廣 度，此外，眼動儀的使用也替各領域帶來向下扎根的基礎。因此，本節以回顧 眼動儀發展歷程，並整理近代眼動儀相關應用之研究，內容分為三部分：壹、

眼動儀的發展；貳、近代眼動儀相關研究應用；参、小結。

壹、眼動儀的發展

回顧歷年心理學家探討人類眼動相關研究發現，早期眼動研究大多以直接 觀察或受試者描述的方式瞭解眼球運動行為(Wade & Tatler, 2009)，但隨著時代 的演進，眼動儀的型態隨之改變。根據Rayner(1998)對過去眼動儀研究之整理，

將其分為四個時期，首要時期為 1879 至 1920 年，法國眼科醫師 Javal 在 1879 年的眼球研究中，巧妙運用鏡面反射觀察人類閱讀文字時的眼球移動軌跡，意 外發現受試者眼球移動方向並非依照文字排列的順序前進，而是以快速跳躍式 移動與短暫的視覺停留進行閱讀行為。此發現不僅瞭解普遍人類閱讀的模式，

也奠定了眼球運動中的凝視(Fixation)與跳視(Saccades)行為之基礎，對於人類心 理學領域來說，即為展開相關研究的全新一頁。不過，基於Javal 所使用的研究

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工具對於眼球運動分析較無確切的信效度，因此Huey 於 1897 年研發了世上第 一款眼動儀，並以圖像記錄受試者閱讀六行句子的眼動軌跡如圖2-1 所示(Levelt, 2014)。

圖2-1 Huey 記錄之眼動路徑圖 (Levelt, 2014)

眼動儀研究的第二個時期為 1930 至 1958 年代，此階段的相關研究皆以應 用與科技開發為主，雖說於上個時期的眼動儀能清楚記錄眼球運動軌跡，但多 數的款式仍為侵入式的介入為主，故受試者狀態及實驗本身皆存有當中的風險 性。因此，美國芝加哥大學的 Buswell(1935)不斷地另求其他方式改善實驗型態 並開發非接觸式眼動儀，利用此款眼動儀觀察人類在觀看圖片時的狀態，藉此 推敲受試者當時的心理。Buswell 研發的眼動儀優點在於不需碰觸到眼球避免感 染等問題，在這樣的助長下讓更多類型的族群也能夠使用，藉此擴大研究的範 圍。當受試族群逐漸增加，進行實驗的方式也有所改變，特別是突破儀器本身 體積與範圍限制，研究者開始研發輕量化材質，並發展能自由移動的眼動儀，

因此Hartridg 與 Thompson(1948)研發了第一款跳脫固定框架的移動式實景眼動 儀，不受範圍侷限下的眼動儀間接地引領各學門擴展至人類心理學的一大步。

不過時間來到1970 至 1990 年時期，相關的應用逐漸走向末路，加上眼動儀本 身的價格昂貴，分析實驗數據的純熟度不足，雙重詬病下使得相關研究之效益

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入不敷出，使眼動研究帶入黑暗期之階段。但慶幸的是，從1990 年至今的第四 階段開始，科技的日新月異帶領整個全球化的高科技成熟，眼動儀的軟硬體設 備與實驗之穩定度也隨之增加，其緣故即帶動各領域與研究效益的增長。

貳、近代眼動儀相關研究應用

閱讀，是探究知識洪流的一條途徑，人類透過視覺搜索理解文字中背後撰 寫者之信息。邱淑惠與廖儷湘（2014）將 6 歲兒童分成語文能力高與低兩組，

透過眼動儀觀察閱讀繪本之視覺軌跡及焦點，結果發現語文能力較弱的兒童對 於故事內容較無法明確陳述，其原因在於閱讀過程中低語文能力兒童的視覺軌 跡多半落在插畫或圖片上，相較於高語文能力，其視覺軌跡較平均分佈。從上 述研究中瞭解，對於一般高與低語文能力兒童，在閱讀能力的程度有所差異。

另外，同為閱讀的相關研究也指出，國小學習障礙學生的閱讀速度及辨識文字 的時間明顯慢於一般孩童，且發現即便學習障礙學生年級增長，閱讀程度依舊 停留在國小三年級階段（陳明蕾、柯華葳，2013）。

而近年來無論是學術領域或實務現場，透過眼動儀瞭解人類認知行為的相 關研究逐漸地被廣泛應用，如：教育學習、網路傳媒、動作學習等領域。加上 日前的眼動技術逐漸成熟，硬體設備逐漸朝向人性化邁進，軟體分析淺顯易懂，

許多非工程相關背景的領域也能將其應用。其中教育乃具有傳承知識與教化人 心的意義，而教育的成功與否往往塑化人其一生，因此學生的學習過程即是影 響結果的一大關鍵。近年來為瞭解學習者之認知歷程，便透過眼球追蹤技術觀 察眼動行為，探究情意、認知、技能、問題解決等情境，藉此提供教師及學生 參考之途徑，改善其問題達到最佳學習功效（陳學志等，2010）。從提昇學習效 率為出發點，魏麗敏等人（2012）利用眼動儀觀察 8 名 12 歲青少年觀看數位教 材，其立即回饋與延宕回饋對於學習注意力之行為，結果發現學習後的立即回

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饋對於注意力有明顯的幫助，且男性的專注力提昇效果大於女性。此外，Lin 與S. Lin (2014)，透過手寫板針對台灣 63 名高中生進行數學解題，並探究眼動 指標理解其數理解決之歷程，結果發現失敗解題者利用較長的凝視時間於題目 區域中，而成功的計算則凝視於計算區域內。利用眼球追蹤技術於教育逐漸成 為一套檢視教學成效的方式，根據前人的相關研究，更是能發展未來科技教育 更全新的一面。

利用眼球追蹤探究人類心理行為的研究廣泛，其使用的實驗工具也隨科技 的躍進其形態不斷地再改變，從外觀上的硬體設備，到內在的軟體都有相當大 的變化及發展各式樣的形態。近代的眼動儀的款式相當多樣，固定式、移動式，

其作用各有不同需求。而本研究所使用的款式屬於移動式的實景眼動儀，因此 本節整理出目前市面上所使用的實景眼動儀進行探討如表2-1 所示。

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Tobii / Glasses 2 82°horizontal / 48°vertical 1920 × 1080 pixels

@25 fps

30 Hz Binocular 1 points 未提供 14,900 USD SMI Eye Tracking

Glasses 2 Wireless

80°horizontal / 60°vertical 1280 × 960 pixels @24

0.5°over all distances

11,900 USD

ASL Mobile Eye-XG Eye Tracking Glasses

60°horizontal / 40°vertical 1600 × 1200 pixels

30 Hz/60Hz Monocular(

Right Eye)

TKK2950 TalkEye Lite

未提供 未提供 30 Hz Monocular 2 points Under 1°(≦±20°) Under 2°(≦±40°) Under 3°(all zone)

13,000 USD SR Research EyeLimk

Ⅱ

40°horizontal / 36°vertical 未提供 Pupil Only (500 Hz) Pupil with CR

250Hz

Binocular 未提供 < 0.5° typical 85,000 USD

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ERGONEERS DIKABLIS PROFESSIONAL

40°-90°horizontal 1920 × 1080 pixels

60Hz Monocular and Binocular

未提供 Pupil tracking accuracy: 0.05°

Glance direction accuracy: 0.1° - 0.3° accuracy: 0.1°

Glance direction accuracy: 0.3° - 0.5°

1080 pixels

@30 fps

30 Hz Monocular 未提供 未提供 800 EUR ArringtonResearch /

EyeFrame

56°horizontal / 42°vertical(default) LKM09 for Monochrome

Scene Kit includes FOV:

150°

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經過上述整理近代各家品牌之實景眼動儀瞭解，不同廠商所發展的影像呈 現、校正方式、精準度、取樣方式皆有所區別，不同需求的消費者對於欲探討 事件所選擇的眼動機型也會有所差異。然而實景眼動儀的優勢在於不受範圍限 制地自由活動，對於此階段而言，眼球追蹤研究結合動作學習領域是能個迅速 進場的良機。呂信漢、蔡尚明與陳五洲（2012）利用模擬足球罰球情境，比較 優秀守門員與一般守門員之眼動差異，依照視覺搜索之路徑結果，觀察到優秀 選手在撲球前視線多半集中於罰球員的支撐腳、踢球腳等動作位置，亦推論出 成功守門需聚焦的位置。同樣為比較性實驗，顏政通、陳五洲、游能揚與林國 全（2015）藉由排球選手舉球之情境影片，比較優秀選手與一般選手舉球視覺 軌跡，並推論舉球決策時間，其眼動資料顯示，優秀選手對於決策的正確率較 高，且反應時間快於一般選手，此外，優秀選手高正確率與快速反應的關鍵在 於動作前的視覺搜索，並透過注視敵方舉球員的手部動作下決策。雖然利用視 覺路徑與數據分析能區辨熟練動作與非熟練動作間的差異，不過仍有研究表示 眼球追蹤對於動作反應較無直接情形(Cesqui et al., 2015)。因此眼動相關研究應 用於動作行為領域仍有持續探究的必要，希冀藉由更多相關研究，建立此領域 之基礎。

参、小結

探討眼動儀研究的歷史脈絡，剝繭抽絲地回顧當時社會情境，藉此以深入 的思為探究人類行為之本質，並經由近代不同品牌之實景眼動儀款式整理與相 關應用研究陳述，期盼能藉此讓各學門有更多的跨領域碰撞，特別是動作行為 學結合眼動研究的部分，透過科技的融入使其領域更能深入理解深層之行為學 涵意。

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