基于眼動數(shù)據(jù)測量認知負荷水平.pdf

1、認知負荷是人在處理信息過程中所消耗的認知資源。由于認知負荷水平會顯著影響人類執(zhí)行任務的效率，所以在教育方法改進、交互產(chǎn)品設計、高壓力工作監(jiān)測等領域，都需要對認知負荷進行科學的測量。
　　目前測量認知負荷的方法可分為三類，分別是主觀評定測量、任務績效測量和生理測量。主觀評定測量通過人的主觀感受和體驗評估認知負荷，需要依托于評價量表，容易受到主觀影響。任務績效測量根據(jù)任務中的績效成績間接評估認知負荷，其績效成績?nèi)菀琢炕徒y(tǒng)計，但其指標

2、必須根據(jù)任務而設定。生理測量是一種客觀、可量化的測量方法，其中眼動數(shù)據(jù)可以以非接觸的方式采集，具有較高的實際應用價值。所以本文基于認知負荷理論設計了認知負荷眼動數(shù)據(jù)采集實驗，對能夠體現(xiàn)認知負荷的眼動特征進行了分析，提出了一種剔除用戶個體差異的特征分析方法，并結(jié)合模式識別的理論方法完成了對認知負荷水平的測量。
　　本研究分為兩個階段，其主要研究內(nèi)容如下：
　　第一階段實現(xiàn)對兩種認知負荷狀態(tài)的識別。采用判斷任務的實驗范式誘發(fā)認知

3、負荷；借助統(tǒng)計檢驗確定了12個能夠體現(xiàn)認知負荷狀態(tài)的特征；提出一種去除眼動特征中被試間差異的方法；利用支持向量機(SVM)完成對認知負荷狀態(tài)的識別，其識別準確度為90.2%；根據(jù)識別結(jié)果確定認知負荷狀態(tài)的最優(yōu)特征。
　　第二階段實現(xiàn)對認知負荷水平的量化。采用心算任務的實驗范式，通過控制計算難度操縱認知負荷水平；提取55個眼動特征，并詳細分析興趣區(qū)駐留時間占比、計算過程中瞳孔大小改變量與認知負荷水平的關系；利用序列后向選擇算法(SB