劉 濤，李閩威

（中國人民公安大學(xué)，北京 100038）

眼動追蹤技術(shù)的基本原理及其在偵查辨認(rèn)中的應(yīng)用前景

劉 濤，李閩威

（中國人民公安大學(xué)，北京 100038）

辨認(rèn)從心理學(xué)角度來講是感知、記憶、再認(rèn)的過程。通過眼動追蹤技術(shù)可以實時采集辨認(rèn)人在辨認(rèn)過程中的眼動數(shù)據(jù)，了解其在辨認(rèn)中的是如何思考及做出辨認(rèn)結(jié)果的心理認(rèn)知過程。利用眼動追蹤技術(shù)，分析證人、犯罪嫌疑人辨認(rèn)過程中的眼動模式，有助于研究證人辨認(rèn)的準(zhǔn)確率、識別犯罪嫌疑人、輔助發(fā)現(xiàn)破案線索等問題，在偵查辨認(rèn)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

眼動追蹤技術(shù)；偵查辨認(rèn)；應(yīng)用

一、引言

辨認(rèn)，從心理學(xué)角度來講，是辨認(rèn)人在感知事物后將信息儲存在大腦中，當(dāng)需要辨認(rèn)時，將信息提取出來與被辨認(rèn)對象進(jìn)行比對并予以識別確認(rèn)的過程。辨認(rèn)的實質(zhì)是人的心理認(rèn)知活動過程，參與辨認(rèn)的知覺可以是視覺，也可以是聽覺或者嗅覺，但主要是視覺。

從法學(xué)、偵查學(xué)的角度來看，辨認(rèn)是刑事案件偵查中經(jīng)常運(yùn)用到的偵查措施，在查找、確認(rèn)與案件有關(guān)的人、尸體、物品、場所方面發(fā)揮著重要作用，甚至是辦理許多案件的前提和必經(jīng)程序。辨認(rèn)的主體可以是被害人、證人，也可以是犯罪嫌疑人，辨認(rèn)的對象可以是與犯罪有關(guān)的人身、物品和場所。對人身的辨認(rèn)主要是指被害人、證人對于犯罪嫌疑人的辨認(rèn)，也包括犯罪嫌疑人對同案犯和被害人的辨認(rèn)，主要采用照片辨認(rèn)和自然人辨認(rèn)的形式。對物品的辨認(rèn)包括現(xiàn)場遺留物、作案工具、贓物等，其目的是搜尋或確認(rèn)物證。對場所的辨認(rèn)主要是為了確認(rèn)作案地點，也包括對作案環(huán)境、路線、銷贓地點的辨認(rèn)。在偵查初期，偵查人員通過組織證人、受害人或者犯罪嫌疑人進(jìn)行辨認(rèn)可以確定案件偵查方向，縮小偵查范圍。辨認(rèn)筆錄屬于證據(jù)種類之一，①可以作為證據(jù)提交法庭。

但是，主客觀因素對辨認(rèn)結(jié)果有很大的影響。辨認(rèn)人的生理和心理因素，如辨認(rèn)人的聽覺、視覺等方面的差異，記憶能力和再認(rèn)能力的不同，都會對辨認(rèn)結(jié)論的正確性產(chǎn)生影響。同時，感知和辨認(rèn)時的環(huán)境因素（如光線強(qiáng)弱、溫度、濕度）、辨認(rèn)主持人有意無意地暗示等也影響著辨認(rèn)人的辨認(rèn)行為。如果辨認(rèn)結(jié)果是錯誤的，就有可能產(chǎn)生錯誤的判決。因此，辨認(rèn)被視為刑事案件偵查過程中非常薄弱的一個環(huán)節(jié)。在司法實踐中，由于辨認(rèn)錯誤而導(dǎo)致的錯案屢見不鮮。Loftus指出，20世紀(jì)90年代，DNA檢測技術(shù)的出現(xiàn)證明了許多被指控有罪的人是無罪的，提出這些指控的根據(jù)在于有目擊證人的證言或辨認(rèn)，因DNA檢測證明無罪的人超過了300人。［1］在美國，“拯救無辜者計劃組織”通過DNA為無罪者洗去罪責(zé)的研究中，認(rèn)為84%的錯誤定罪是因為目擊者或受害人的辨認(rèn)造成。對于我國而言，根據(jù)公安部刑事偵查局的中國刑事犯罪發(fā)展概述顯示，從2000年以來，每年全國刑事立案保持在400多萬起以上（數(shù)據(jù)公布日期為2008年4月10日）。②假定每一起刑事案件中有1個以上的目擊證人（廣義上的目擊證人往往也包括被害人），以此來估算，每年也會有400余萬目擊證人要進(jìn)行辨認(rèn)?？梢韵胂?，數(shù)量如此龐大的目擊證人進(jìn)行辨認(rèn)，即使錯誤的比率很低，由此而造成的負(fù)面影響也是不容小覷的。因此，我們有必要知道為什么辨認(rèn)人會辨認(rèn)錯誤、辨認(rèn)人在做出辨認(rèn)決策過程中的心理認(rèn)知過程以及情緒情感。先進(jìn)的眼動追蹤技術(shù)對解決這一問題有一定幫助。

二、眼動追蹤技術(shù)

視覺在很大程度上決定人類對外界信息的加工。研究表明，人類接收到的各種信息約有80%~90%是通過眼睛獲得的，而且眼睛運(yùn)動（簡稱眼動）的各種模式與人的認(rèn)知過程和心理變化是相關(guān)聯(lián)的。得益于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其與認(rèn)知心理學(xué)的緊密結(jié)合，用于測量眼動的高精度眼動儀相繼問世，為研究眼動模式和規(guī)律提供了有效的科學(xué)工具。

（一）眼動的基本模式

眼球在眼眶里，有三對眼肌控制眼球，它們協(xié)調(diào)活動，控制眼球進(jìn)行上下左右的運(yùn)動。眼球運(yùn)動有三種基本形式：注視、眼跳和追隨運(yùn)動。1.注視。眼動儀通常將停留的時間長于100毫秒的觀看定義為注視。當(dāng)個體注視時，視覺刺激才會落在視網(wǎng)膜中最敏銳的部位即中央窩上，從而獲得清晰成像，以進(jìn)行視覺信息加工。2.眼跳。視線在兩個注視點之間的快速位移稱為眼跳。個體通過眼跳調(diào)整視線，使感興趣的刺激落到中央窩位置，形成新的注視點。眼跳過程中可以獲得時空信息，但幾乎不會有清晰的成像。3.追隨運(yùn)動。當(dāng)被觀察物體與眼睛存在相對運(yùn)動時，為了保證眼睛總是注視這個物體，眼球會追隨物體移動。

（二）眼動追蹤技術(shù)

眼動在人們獲取精確的視覺信息方面具有重要作用。眼動追蹤技術(shù)為研究高級的認(rèn)知功能提供了一種新的方法，是對傳統(tǒng)認(rèn)知研究方法的重要補(bǔ)充。

早在19世紀(jì)就有人通過考察人的眼球運(yùn)動來研究心理活動，［2］一百多年來心理學(xué)家和有關(guān)專家一直致力于探求改進(jìn)眼動追蹤技術(shù)，先后使用了直接觀察法、機(jī)械記錄法、光學(xué)記錄法和電磁感應(yīng)法，［3］不斷推陳出新，使眼動儀更具有科學(xué)性。最新出現(xiàn)的電磁感應(yīng)法是目前最精確的眼動追蹤技術(shù)之一，但是由于被試需要配戴隱形眼鏡，在研究中有不適的感覺，因而通常應(yīng)用于動物的眼動研究。如今廣泛應(yīng)用在認(rèn)知心理研究領(lǐng)域的是光學(xué)記錄法，采用角膜——瞳孔反射的原理，無須直接接觸被試的眼睛，使被試能更加自然地參與到實驗情境中。與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，使眼動追蹤技術(shù)經(jīng)歷了一次技術(shù)革命，記錄的速度和精度都得到極大提升。這些技術(shù)的發(fā)展為心理學(xué)家進(jìn)行眼動研究提供了便利，不斷推動眼動研究取得新的成果。

（三）眼動研究的主要參數(shù)指標(biāo)

1.注視時間（fixation duration）。通常注視時間在100毫秒以上，個體才會對注視的信息進(jìn)行加工，注視時間越長，表明個體對信息的認(rèn)知和加工時間越長，信息越能引起個體的興趣。通過德國SMI公司開發(fā)的RED眼動儀采集到的眼動軌跡圖可以看出，一個注視由一個圓圈表示，被試的注視時間越長，圓圈越大。但是，如果圓圈過于放大，沒有伴隨眼跳則表明被試者有可能是在抗拒觀看或心不在焉。有研究表明，被試對熟悉刺激（familiarstimuli）的注視時間長于對不熟悉刺激（unfamiliar stimuli）。

2.注視次數(shù)（fixation numbers）。是指在特定區(qū)域的注視點個數(shù)。在模擬犯罪檢測隱藏犯罪信息的實驗中，研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被試者（作案者）看到有關(guān)模擬犯罪的細(xì)節(jié)信息時，注視點數(shù)量會減少。

3.眼跳次數(shù)（saccade numbers）。眼跳表示在兩個注視點之間快速的眼跳，人們通過眼跳使感興趣的視覺信息落于視網(wǎng)膜中央窩位置，以進(jìn)行充分的加工。因此，從眼跳可以看出個體對哪些信息是感興趣的，也可以看出個體對信息的認(rèn)知加工過程。

4.瞳孔大?。╬upil size）。瞳孔由瞳孔擴(kuò)約肌控制。很早以前科學(xué)家就知道，瞳孔大小會隨著外界亮度的變化而變化，當(dāng)亮度增加，瞳孔減小以減少光線的攝入量。近50年以來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，瞳孔除了能適應(yīng)亮度之外，還與人的認(rèn)知負(fù)荷、情緒有關(guān)。當(dāng)個體進(jìn)行認(rèn)知活動時（如感知、回憶、再認(rèn)、計算等），認(rèn)知負(fù)荷升高，瞳孔放大。最早發(fā)現(xiàn)瞳孔認(rèn)知負(fù)荷與瞳孔變化有關(guān)的學(xué)者是芝加哥大學(xué)的心理學(xué)教授Hess，他發(fā)現(xiàn)隨著心算數(shù)學(xué)題難度的增加，被試瞳孔越大。也有人通過GKT測謊發(fā)現(xiàn)，被試在回答關(guān)鍵細(xì)節(jié)的問題時，瞳孔也有顯著變化。［4］

（四）眼動研究范式

眼動追蹤技術(shù)廣泛應(yīng)用在閱讀心理學(xué)、廣告心理學(xué)、體育運(yùn)動心理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、圖像觀看、面孔識別和視覺搜索等諸多領(lǐng)域。眼動追蹤技術(shù)在刑事偵查領(lǐng)域中的應(yīng)用研究才剛剛起步，相關(guān)基礎(chǔ)理論研究也在探索之中，但我們可以參照其他領(lǐng)域應(yīng)用的研究，為其服務(wù)刑事偵查工作提供一定的借鑒。

1.面孔識別中眼動研究

Yarbus通過記錄被試觀看19世紀(jì)末俄國畫家列賓的畫《意外的歸來》時的眼動軌跡，發(fā)現(xiàn)人臉是被注視最多的地方。［5］眼睛、鼻子和嘴巴等部位被注視的次數(shù)最多，大致的眼動軌跡呈現(xiàn)一個倒三角形狀。被試對于獅子和猩猩頭像的觀看也有類似規(guī)律。說明面部尤其是眼睛、鼻子和嘴巴傳遞的視覺信息最多，最能引起注意。對此，研究面孔識別的學(xué)者結(jié)論大多一致。

許多研究表明，識別熟悉面孔和陌生面孔時的眼動模式是有差異的。Young（1985）的研究顯示，識別熟悉面孔時更多關(guān)注的是面孔的外部特征，如頭發(fā)、臉型，而識別不熟悉面孔時更多關(guān)注的是面孔內(nèi)部特征，如眼睛、鼻子和嘴巴。［6］Roman等人卻得出了相反的結(jié)論，不同于熟悉面孔，被試對不熟悉面孔外部特征的注視點更多。樊倩等人發(fā)現(xiàn)，被試傾向于只注視熟悉面孔的眼睛，對不陌生面孔則首先在雙眼間平移而后向嘴巴運(yùn)動。［7］由此可以看出，不同研究者對于熟悉面孔和陌生面孔的研究結(jié)論并不一致。究其原因，可能是研究者對熟悉面孔與陌生面孔所采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，也可能是由于不同的研究采用的面孔加工任務(wù)不同。這些研究都說明了人們在識別熟悉面孔與陌生面孔上是存在差別的，接下來的研究應(yīng)當(dāng)對實驗數(shù)據(jù)分析中所采用的指標(biāo)更加細(xì)化，對首次注視時間、眼跳幅度、眼跳距離等指標(biāo)加以分析。

2.視覺搜索中的眼動研究

視覺搜索范式通常要求被試在特定背景中尋求某一目標(biāo)。典型的視覺搜索任務(wù)要求被試記住搜索目標(biāo)，并對視場中是否存在目標(biāo)做出相應(yīng)的反應(yīng)，具有很強(qiáng)的目的性。視覺搜索涉及兩個過程，一是“掃描”，二是“搜索”。首先，對所有位置進(jìn)行平行掃描，提取有限量的信息；其次，帶著任務(wù)對興趣區(qū)域進(jìn)行深入加工，提取更多的信息。隨著視覺搜索研究的深入，在關(guān)于視覺搜索的理論中，研究者提出了簡單搜索模型、特征整合模型以及引導(dǎo)搜索模型。視覺搜索的研究范式也不僅僅局限在單目標(biāo)搜索范式，也出現(xiàn)了多目標(biāo)搜索范式、預(yù)搜索范式和動態(tài)搜索范式。這些理論和研究范式有效地推動了視覺搜索的研究。

視覺搜索的研究發(fā)現(xiàn)，視覺搜索過程與注意偏向是密不可分的。Fox等人研究了被試對情緒面孔的探查速度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在中性面孔中搜索憤怒表情的面孔比在中性面孔中搜索高興表情的面孔更快，即對負(fù)性情緒面孔的探索中存在注意偏向。Ohman等人的研究也發(fā)現(xiàn)，在中性背景中搜索恐懼相關(guān)刺激時（如蛇、蜘蛛），反應(yīng)時間、錯誤率均小于在恐懼背景下搜索中性刺激，說明人類對潛在的威脅性刺激會優(yōu)先注意。

3.情景知覺中的眼動研究

在真實的情景瀏覽中，人們并不對每一個目標(biāo)都予以注視，而是有選擇地注視他們感興趣的情景區(qū)域或者刺激物。產(chǎn)生這種選擇性或指向性的心理機(jī)制，引起了許多研究者的關(guān)注。Rayner認(rèn)為，注視控制（gaze control）服務(wù)于情景認(rèn)知加工的注視定向過程。一方面，當(dāng)興趣區(qū)域的光線落入中央窩，注視的位置相對穩(wěn)定，從而獲得有效的認(rèn)知加工信息；另一方面，觀察者必須對其正在注視或者要去注視的位置做出判斷和選擇。因此，對即時信息的實時加工則會影響觀察者的決策判斷和注視位置的重新定向。Cheng和Huang的研究表明，在情景知覺的過程中，視覺記憶可以儲存情景的空間結(jié)構(gòu)信息，并對視覺注意具有引導(dǎo)作用。換言之，人們在情景瀏覽過程中，儲存了情景空間位置和立體組合的記憶，當(dāng)再次瀏覽情景時，這部分記憶會引導(dǎo)其注意，加入情緒、認(rèn)知的因素，使其注視時間、注視軌跡等眼動數(shù)據(jù)與未瀏覽過該情景的人的眼動數(shù)據(jù)有差異。

三 、眼動追蹤技術(shù)在偵查辨認(rèn)中的應(yīng)用前景

辨認(rèn)所依據(jù)的機(jī)制從本質(zhì)上說是心理學(xué)上的：辨認(rèn)人感知了犯罪現(xiàn)場或犯罪過程中出現(xiàn)的人或物，形成一定時空的記憶，在辨認(rèn)中將記憶與辨認(rèn)對象相比較，進(jìn)行回憶、再認(rèn)，確定記憶對象與被辨認(rèn)對象是否一致。絕大多數(shù)的偵查辨認(rèn)需要辨認(rèn)人辨認(rèn)面孔、案發(fā)現(xiàn)場及相關(guān)物品等，必須有視覺系統(tǒng)的參與。因此，利用眼動追蹤技術(shù)這一高科技手段對于研究偵查辨認(rèn)中證人的辨認(rèn)心理、犯罪嫌疑人的辨認(rèn)心理、辨認(rèn)的準(zhǔn)確率等都有重要的促進(jìn)作用。

（一）眼動追蹤技術(shù)研究目擊證人辨認(rèn)

目擊證人研究是當(dāng)今司法心理學(xué)中的熱門研究領(lǐng)域，目擊證人的辨認(rèn)結(jié)果對于刑事案件的偵查、起訴以及審判都是非常重要的證據(jù)。近年來，搜集目擊者證據(jù)的方法有了長足進(jìn)步。各種努力都致力于研究錯誤辨認(rèn)的重要性，包括證人做出辨認(rèn)結(jié)果決定過程中的信心問題和反應(yīng)問題。也有人研究證人在列隊（lineup）辨認(rèn)時的決策策略。Wells通過研究指出，讓目擊證人辨認(rèn)序列呈現(xiàn)列隊的準(zhǔn)確率比同時呈現(xiàn)列隊的準(zhǔn)確率更高，因為在這兩種辨認(rèn)方式中目擊證人所使用的辨認(rèn)策略是不同的。借助高精度的眼動追蹤技術(shù)，我們可以追蹤和記錄證人在辨認(rèn)過程中觀看列隊時的注視點軌跡、注視時間、眼跳幅度、瞳孔大小等指標(biāo)，這些指標(biāo)都反映了證人在辨認(rèn)時的心理認(rèn)知過程（包括認(rèn)知負(fù)荷、注意偏向等）和決策過程，而這又是與目擊證人對犯罪的記憶是緊密相關(guān)的。因此，通過研究證人辨認(rèn)時的眼動，為我們研究證人的辨認(rèn)心理提供了直觀的數(shù)據(jù)，進(jìn)而研究目擊證人辨認(rèn)結(jié)果的可靠性。

（二）眼動追蹤技術(shù)研究犯罪嫌疑人的辨認(rèn)

犯罪嫌疑人在作案過程中，對所見的人、物或場景通常會形成強(qiáng)烈的心理印記，甚至在作案后仍會不斷回想當(dāng)時的畫面，形成更深刻的記憶，通過言語、非言語的方式喚起其記憶時，如讓犯罪嫌疑人辨認(rèn)與犯罪相關(guān)的人、物或場景，其眼動模式與未參與過此犯罪的人的眼動模式是不一樣的。通過分析模擬犯罪中作案人觀看犯罪現(xiàn)場的眼動模式，研究者發(fā)現(xiàn)作案人在觀看熟悉與不熟悉的刺激時，表現(xiàn)出了不同的眼動模式。比如，讓犯罪嫌疑人與非犯罪嫌疑人觀看只有犯罪嫌疑人知道的作案現(xiàn)場時，二者所表現(xiàn)出的眼動模式是不同的，因為只有在特定地方實施了犯罪的人才會對該地方形成特殊的記憶痕跡。在實際案件中，犯罪嫌疑人畏罪心理嚴(yán)重，逃避罪責(zé)的需求迫使其在觀看與犯罪相關(guān)的信息時，心理應(yīng)激反應(yīng)更大，通過眼動儀觀看到的眼動指標(biāo)也比非犯罪嫌疑人有更大差異。眼動追蹤技術(shù)在刑事偵查領(lǐng)域的應(yīng)用，為研究分析犯罪嫌疑人行為和心理提供了新的方法，為確定偵查方向、發(fā)現(xiàn)與核實案件線索、打開訊問僵局等提供了新的工具。因其所具有的實時性、客觀性和科學(xué)性，眼動追蹤技術(shù)可以作為偵查犯罪的輔助工具。

四、結(jié)語

眼動追蹤技術(shù)經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展和完善，在許多領(lǐng)域都有了廣泛應(yīng)用與成果。但是，眼動追蹤技術(shù)對于我國刑事偵查部門來說尚屬新事物。其眼動之于偵查的基礎(chǔ)理論還不夠成熟（如趨動辨認(rèn)人眼動的心理機(jī)制、辨認(rèn)人具體眼動指標(biāo)所具有的心理學(xué)意義、呈現(xiàn)刺激的規(guī)范、呈現(xiàn)哪些刺激等缺乏系統(tǒng)深入研究等），要在偵查實戰(zhàn)中發(fā)揮作用還需要長期探索。

綜合前人的研究來看，人們在觀看熟悉和陌生以及對記憶影響深刻與否的刺激時的眼動模式存在著明顯的差異性規(guī)律，具體到證人辨認(rèn)、犯罪嫌疑人辨認(rèn)中有何規(guī)律性差異，需要我們首先在實驗室研究階段，通過模擬犯罪研究范式，呈現(xiàn)人物、物品或場景的照片刺激，采集常見的眼動指標(biāo)，比較作案者、知情無辜者（證人）和不知情無辜者的眼動模式，進(jìn)行差異性統(tǒng)計，以發(fā)現(xiàn)三者在哪些刺激、哪種眼動指標(biāo)上存在差異，形成大量有價值的實驗研究成果。如同多導(dǎo)生理儀進(jìn)行“測謊”一樣，只有經(jīng)過大量嚴(yán)格變量控制的實驗，并經(jīng)實踐檢驗，眼動追蹤技術(shù)應(yīng)用于偵查辨認(rèn)才有望成為現(xiàn)實。

注釋：

①《刑事訴訟法》第48條規(guī)定，證據(jù)包括辨認(rèn)筆錄。

②http：//www.mps.gov.cn/n16/n944931/n947862/974482.html.

［1］LoftusE.F.25 Years of Eyewitness Science…Finally Pays Off［J］.Perspectives on Psychological Science，2013，（8）.

［2］［3］［5］閆國利，白學(xué)軍.眼動研究心理學(xué)導(dǎo)論——揭開心靈之窗奧秘的神奇科學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2012.

［4］Hess E H，Polt J M.Pupil size in relation to mental activity during simple problem-solving［J］.Science，1964，143（3611）.

［6］Young A W，Hay D C，McWeeny K H，et al.Matching familiar and unfamiliar faces on internal and external features［J］.Perception，1985，（6）.

［7］樊倩，隋雪.面孔識別的眼動研究［J］.社會心理科學(xué)，2012，（9）.

（責(zé)任編輯：陳尚坤）

Eye Tracking Technology:Basic Principle and Prospect of Application in Investigation Identification

Liu Tao,Li Minwei
（Chinese People’s Public Security University,Beijing 100038）

From the psychological point of view,identification is the process of perception,memory, and recognition.With eye tracking technology we can collect at real time the data of the identifier’s eye movement when doing identification,understand the identifier’s psychological cognitive process which shows how he thinks and how he draws the conclusion.Analyzing the witness’s,the criminal suspect’s eye movement model in the process of identification,is beneficial to the study of the accuracy rate of the witness’s identification,identifying criminal suspect,helping find clues to solving a case.Eye tracking technology has extensive prospects of application in the field of investigation identification.

eye tracking technology;investigation identification;application

D918.2

A

1671-0541（2014）05-0044-05

2014-01-13

劉濤（1973-），男，中國人民公安大學(xué)偵查學(xué)院預(yù)審教研室主任，副教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：偵查學(xué)、刑事訴訟法學(xué)；李閩威（1989-），男，中國人民公安大學(xué)碩士研究生，主要研究方向：偵查學(xué)。

本文系中國人民公安大學(xué)校級科研項目《偵查中的行為科學(xué)方法與技術(shù)應(yīng)用研究——辨認(rèn)行為中眼動模式與知情的相關(guān)性研究》階段性成果，項目編號：2013SK06-1。