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        目標(biāo)出現(xiàn)概率、目標(biāo)有無和時(shí)間壓力對(duì)視覺搜索績效的影響

        2016-02-24 09:28:30楊林棟宋馥璇張運(yùn)紅于瑞峰
        工業(yè)工程 2016年6期
        關(guān)鍵詞:漏報(bào)次數(shù)概率

        楊林棟, 宋馥璇, 張運(yùn)紅, 于瑞峰

        (1. 清華大學(xué) 工業(yè)工程系,北京 100084; 2. 中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院 人類工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室,北京100191)

        目標(biāo)出現(xiàn)概率、目標(biāo)有無和時(shí)間壓力對(duì)視覺搜索績效的影響

        楊林棟1, 宋馥璇1, 張運(yùn)紅2, 于瑞峰1

        (1. 清華大學(xué) 工業(yè)工程系,北京 100084; 2. 中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院 人類工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室,北京100191)

        生產(chǎn)生活中很多視覺搜索任務(wù)是在低目標(biāo)出現(xiàn)概率、有時(shí)間壓力的條件下進(jìn)行的。本研究分析了目標(biāo)出現(xiàn)概率、目標(biāo)有無和時(shí)間壓力對(duì)視覺搜索任務(wù)績效的影響。實(shí)驗(yàn)將目標(biāo)出現(xiàn)概率作為組間變量,目標(biāo)有無和時(shí)間壓力作為組內(nèi)變量,進(jìn)行了完全2×2×2因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明時(shí)間壓力和低目標(biāo)出現(xiàn)概率會(huì)顯著降低搜索時(shí)間、凝視時(shí)間和凝視次數(shù)。目標(biāo)有無和時(shí)間壓力、目標(biāo)有無和目標(biāo)出現(xiàn)概率對(duì)搜索時(shí)間的影響交互效應(yīng)顯著。時(shí)間壓力和目標(biāo)出現(xiàn)概率對(duì)搜索時(shí)間的影響交互效應(yīng)不顯著,但對(duì)凝視時(shí)間和凝視次數(shù)的影響交互效應(yīng)顯著。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于視覺搜索作業(yè)任務(wù)設(shè)計(jì),尤其是如安檢等有時(shí)間壓力、低目標(biāo)出現(xiàn)概率的作業(yè)任務(wù)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

        目標(biāo)出現(xiàn)概率; 目標(biāo)有無; 時(shí)間壓力; 視覺搜索; 績效

        視覺搜索是在視覺環(huán)境中尋找特定目標(biāo)的過程,是生產(chǎn)生活中一項(xiàng)很常見的任務(wù)[1]。在機(jī)場(chǎng)、火車站,乘客行李要經(jīng)過X光機(jī),安檢員對(duì)行李圖片進(jìn)行檢查,以發(fā)現(xiàn)可能存在的違禁物品[2];進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像檢查時(shí),醫(yī)生要通過觀察X光片尋找可能的病灶[3]。安檢和醫(yī)學(xué)檢查任務(wù)一般具有兩個(gè)重要的特點(diǎn):目標(biāo)的出現(xiàn)概率通常比較低,搜索任務(wù)在一定的時(shí)間壓力下進(jìn)行。在信號(hào)檢測(cè)理論中,非目標(biāo)信號(hào)出現(xiàn)概率越大,目標(biāo)測(cè)出率越低[4]。而在視覺搜索領(lǐng)域,最早由Wolfe等[5]采用行李安檢影像比較了在目標(biāo)出現(xiàn)概率為50%、10%、1%的情況下的搜索時(shí)間和目標(biāo)漏報(bào)率,發(fā)現(xiàn)當(dāng)目標(biāo)出現(xiàn)概率為1%時(shí),目標(biāo)漏報(bào)率達(dá)到30%,并且這種漏報(bào)現(xiàn)象與項(xiàng)目數(shù)量沒有明顯關(guān)系。與之相比,50%和10%的目標(biāo)出現(xiàn)概率分別對(duì)應(yīng)7%和16%的目標(biāo)漏報(bào)率。與Wolfe實(shí)驗(yàn)采用安檢圖片進(jìn)行搜索的實(shí)驗(yàn)不同,Rich等[6]采用了簡單形狀的刺激物,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),低概率效應(yīng)在簡單形狀刺激物的搜索中同樣存在。實(shí)驗(yàn)中的眼動(dòng)數(shù)據(jù)表明,在低目標(biāo)出現(xiàn)概率的情形下,凝視時(shí)間與高目標(biāo)出現(xiàn)概率時(shí)相比沒有顯著區(qū)別,但凝視次數(shù)顯著降低。低目標(biāo)出現(xiàn)概率的情況下搜索時(shí)間降低、漏報(bào)率增加的現(xiàn)象被學(xué)術(shù)界稱之為“低概率效應(yīng)”。

        Wolfe等[7]認(rèn)為低概率效應(yīng)很大程度上是由反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生偏移引起的,并且很難被消除,但加入一段時(shí)間帶反饋的高目標(biāo)出現(xiàn)概率的搜索(類似于再次培訓(xùn)),可以有效地控制搜索者的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。Fleck等[8]的實(shí)驗(yàn)提供了讓被試更改答案的機(jī)會(huì),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)搜索者可以更改自己的回答時(shí),漏報(bào)率明顯降低。但Rich等[6]和Wert等[9]則認(rèn)為,盡管按鍵錯(cuò)誤在低概率效應(yīng)中發(fā)揮顯著的作用,但低概率效應(yīng)依然存在。Lau等[10]認(rèn)為,低概率效應(yīng)是由經(jīng)驗(yàn)概率帶來的,而不是由期望概率帶來的。Schwark等[11]發(fā)現(xiàn)虛假的反饋可以降低低概率效應(yīng)??偟膩碚f,低概率效應(yīng)在視覺搜索中普遍存在并且很難消除。

        時(shí)間壓力是指由時(shí)間約束引起的壓力和應(yīng)對(duì)有限時(shí)間的資源需要[12]?,F(xiàn)實(shí)生活中很多作業(yè)任務(wù)都有一定的時(shí)間要求。在時(shí)間壓力下,個(gè)體會(huì)主觀感受到缺乏用最佳或最優(yōu)方式完成一件任務(wù)所需的認(rèn)知資源[13],且往往會(huì)改變決策過程,尤其是決策策略[14]。Walrath等[15]研究了時(shí)間壓力和項(xiàng)目密度、顏色編碼、搜索類型對(duì)視覺搜索的影響,發(fā)現(xiàn)時(shí)間壓力對(duì)搜索時(shí)間有極大的影響,高時(shí)間壓力可以抑制其他因素對(duì)搜索時(shí)間的影響;但時(shí)間壓力對(duì)準(zhǔn)確率并沒有明顯影響。眼動(dòng)測(cè)量則表明,在時(shí)間壓力下,凝視次數(shù)顯著減少,但凝視時(shí)間對(duì)于時(shí)間壓力的敏感性較低。Tsimhoni等[16]研究了不同環(huán)境下的駕駛行為,發(fā)現(xiàn)時(shí)間壓力會(huì)影響駕駛員的凝視行為,具體表現(xiàn)在凝視總時(shí)間不變,但是次數(shù)會(huì)增加,每次的凝視時(shí)間會(huì)變短,從而提高了視覺搜索的效率,但是他沒有討論時(shí)間壓力對(duì)正確率的影響。郭小筠[17]研究了在動(dòng)態(tài)視覺搜索過程中時(shí)間壓力對(duì)搜索績效的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低水平的時(shí)間壓力對(duì)搜索績效的影響不顯著,而高水平的時(shí)間壓力會(huì)略微降低搜索績效。

        盡管時(shí)間壓力在視覺搜索任務(wù)中非常常見,學(xué)術(shù)界目前關(guān)于時(shí)間壓力對(duì)視覺搜索的影響的研究并不充分。而且絕大部分研究設(shè)定的目標(biāo)出現(xiàn)概率都很高,并沒有考慮低目標(biāo)出現(xiàn)概率下時(shí)間壓力的影響。本實(shí)驗(yàn)將目標(biāo)出現(xiàn)概率作為組間變量,目標(biāo)有無和時(shí)間壓力作為組內(nèi)變量,通過對(duì)被試在搜索任務(wù)中的績效和眼動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和分析,揭示了目標(biāo)出現(xiàn)概率、目標(biāo)有無和時(shí)間壓力對(duì)視覺搜索任務(wù)績效的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于視覺搜索作業(yè)任務(wù)設(shè)計(jì),尤其是如安檢等有時(shí)間壓力的低目標(biāo)出現(xiàn)概率的作業(yè)任務(wù)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

        1 方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)素材

        本實(shí)驗(yàn)任務(wù)是在充滿圓環(huán)的搜索區(qū)域中尋找蘭道環(huán)。蘭道環(huán)尺寸參考ISO8596:2009設(shè)計(jì),圓環(huán)尺寸與蘭道環(huán)尺寸相同,半徑均為10像素。搜索區(qū)域?yàn)? 200像素×700像素,劃分為35行60列,每格為20×20像素。搜索界面如圖1所示。每次搜索若存在目標(biāo),則只有一個(gè)目標(biāo)項(xiàng),目標(biāo)項(xiàng)的開口方向隨機(jī),且隨機(jī)出現(xiàn)在搜索區(qū)域中。由于任務(wù)需要被試判斷項(xiàng)目出現(xiàn)的位置,因此禁止目標(biāo)項(xiàng)出現(xiàn)在可能干擾被試判斷的中間位置,即第26~35列(中間10列)和第16~20行(中間5行)。此外,為避免由于搜索者采取某些搜索策略導(dǎo)致的異常小值,禁止目標(biāo)項(xiàng)出現(xiàn)在搜索區(qū)域最外圍。開始任務(wù)后,屏幕中央出現(xiàn)一個(gè)紅點(diǎn),鼠標(biāo)單擊紅點(diǎn)即顯示搜索界面。搜索過程中,界面上隱藏鼠標(biāo),并禁止被試采用手指輔助搜索。被試點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵結(jié)束搜索,并選擇是否看到目標(biāo)。若被試選擇“否”,則開始下一次搜索,如果選擇“是”,則需要回答目標(biāo)的開口方向及所在位置(左上、左下、右上、右下),然后開始下一次搜索。

        圖1 視覺搜索任務(wù)界面Fig.1 Interface of visual search task

        1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        實(shí)驗(yàn)自變量為目標(biāo)出現(xiàn)概率、目標(biāo)有無和時(shí)間壓力。目標(biāo)出現(xiàn)概率分為高、低兩個(gè)水平,分別為50%和5%,為組間變量。目標(biāo)有無分為有和無兩個(gè)水平,為組內(nèi)變量。時(shí)間壓力分為有、無兩個(gè)水平,為組內(nèi)變量。在有時(shí)間壓力時(shí),被試被要求盡量縮短搜索時(shí)間,可以一定程度地犧牲正確率;在無時(shí)間壓力時(shí),被試被要求盡量提高正確率,可以一定程度地犧牲搜索時(shí)間。在高概率情況下,被試需完成有時(shí)間壓力和無時(shí)間壓力各100次搜索任務(wù)(其中50次出現(xiàn)目標(biāo));在低概率情況下,被試需完成有時(shí)間壓力和無時(shí)間壓力各400次搜索任務(wù)(其中20次出現(xiàn)目標(biāo))。實(shí)驗(yàn)因變量包括搜索績效和眼動(dòng)數(shù)據(jù)兩類,搜索績效包括搜索時(shí)間和正確率,眼動(dòng)數(shù)據(jù)包括凝視時(shí)間、凝視次數(shù)、眼跳幅度等。

        1.3 被試

        按目標(biāo)出現(xiàn)概率分為高、低兩組,每組10人,共20人。高概率組平均年齡22.6歲,低概率組平均年齡23.0歲。所有被試均視力正常(或矯正后正常),無色盲、散光及其他眼部疾病史。

        1.4 實(shí)驗(yàn)過程

        首先向被試介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、流程,簽署知情同意書;然后測(cè)試被試主視眼,根據(jù)主視眼佩戴眼動(dòng)儀并進(jìn)行對(duì)標(biāo)。正式實(shí)驗(yàn)開始前會(huì)向被試介紹實(shí)驗(yàn)任務(wù)并進(jìn)行培訓(xùn)。首先采用目標(biāo)出現(xiàn)概率為100%的素材,請(qǐng)被試熟悉搜索任務(wù)。然后采用目標(biāo)出現(xiàn)概率為50%的素材,完成20次搜索任務(wù),每次任務(wù)結(jié)束后被試獲得正確與否及搜索時(shí)間的反饋。若20次任務(wù)結(jié)束后,搜索正確率大于80%,平均搜索時(shí)間小于15 s,則進(jìn)行下一步;否則需重新完成20次任務(wù),直到達(dá)到要求;再采用目標(biāo)出現(xiàn)概率與正式實(shí)驗(yàn)相同的素材,完成20次搜索任務(wù)。被試不知道任務(wù)中目標(biāo)出現(xiàn)具體概率,只被告知目標(biāo)出現(xiàn)概率“較高”或“很低”。正式實(shí)驗(yàn)中,被試每組完成100次任務(wù)。高概率組完成2組任務(wù),低概率組完成8組任務(wù)。每組實(shí)驗(yàn)開始前,主試向被試出示一張寫有“速度”或“正確率”的紙條,紙條上包括具體要求(盡量保證正確率或盡量加快速度),每組實(shí)驗(yàn)間出示的紙條都會(huì)改變,出示紙條順序在被試間平衡。每當(dāng)屏幕上出現(xiàn)紅點(diǎn)時(shí),被試可以選擇自行休息;每10 min,主試會(huì)提示被試休息2 min。

        2 分析和討論

        2.1 搜索時(shí)間與正確率

        搜索時(shí)間是指從搜索界面出現(xiàn)到被試點(diǎn)擊鼠標(biāo)之間的時(shí)間間隔,能夠直觀地反映搜索者完成任務(wù)的速度。根據(jù)搜索任務(wù)是否有目標(biāo)以及搜索者是否判斷正確,將結(jié)果分為正確接受、漏報(bào)、正確拒絕以及誤報(bào)4種情況。在總計(jì)8 600次無目標(biāo)的搜索中,僅出現(xiàn)4次誤報(bào),因此不對(duì)誤報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。另外3種情況的平均搜索時(shí)間如圖2所示。從圖中可以看出,3種情況下有時(shí)間壓力時(shí)的搜索時(shí)間均小于無時(shí)間壓力時(shí)的搜索時(shí)間,但正確接受時(shí)間在有時(shí)間壓力和無時(shí)間壓力條件下很接近。兩種時(shí)間壓力條件下都是正確接受時(shí)間最短,正確拒絕時(shí)間最長。

        圖2 不同情形下搜索時(shí)間Fig. 2 Reaction time in different task conditions

        由于數(shù)據(jù)方差齊性檢驗(yàn)未通過,對(duì)搜索時(shí)間進(jìn)行對(duì)數(shù)變換,變換后Levene檢驗(yàn)結(jié)果為F(7, 72 = 1.03,P= 0.42),說明變換后的數(shù)據(jù)符合方差齊性。在之后的分析中,均采用對(duì)數(shù)變換后的搜索時(shí)間進(jìn)行分析。對(duì)目標(biāo)出現(xiàn)概率、時(shí)間壓力以及目標(biāo)有無對(duì)搜索時(shí)間(對(duì)數(shù)變換后)的主效應(yīng)和交互效應(yīng)進(jìn)行置信度水平為95%的重復(fù)度量方差分析,結(jié)果如表1所示。從表1可以看出,目標(biāo)出現(xiàn)概率、時(shí)間壓力、目標(biāo)有無對(duì)搜索時(shí)間的主效應(yīng)均顯著。當(dāng)目標(biāo)出現(xiàn)概率低、有時(shí)間壓力、有目標(biāo)時(shí),搜索時(shí)間較短。目標(biāo)出現(xiàn)概率和目標(biāo)有無的交互效應(yīng)以及時(shí)間壓力和目標(biāo)有無的交互效應(yīng)顯著,而目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力的交互效應(yīng)不顯著。

        表1 搜索時(shí)間主效應(yīng)和交互效應(yīng)方差分析結(jié)果1)Tab.1 ANOVA results of reaction time

        1)*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001

        對(duì)顯著的交互效應(yīng)進(jìn)行簡單效應(yīng)分析,結(jié)果如表2所示。從表2可以看出,對(duì)目標(biāo)出現(xiàn)概率和目標(biāo)有無這兩個(gè)因素而言,固定其中任意一個(gè)因素的水平,另外一個(gè)因素對(duì)搜索時(shí)間的影響都顯著或邊緣顯著。

        不同目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力下搜索漏報(bào)率的描述性統(tǒng)計(jì)如表3所示。從表3可以看出,目標(biāo)出現(xiàn)概率高、無時(shí)間壓力時(shí)漏報(bào)率較低,漏報(bào)率最大值出現(xiàn)在低目標(biāo)出現(xiàn)概率且有時(shí)間壓力的情況下。對(duì)目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力對(duì)漏報(bào)率的主效應(yīng)和交互效應(yīng)進(jìn)行置信度水平為95%的重復(fù)度量方差分析。結(jié)果表明目標(biāo)出現(xiàn)概率對(duì)漏報(bào)率的主效應(yīng)顯著(F(1,18)=17.5,P= 0.001),低目標(biāo)出現(xiàn)概率使漏報(bào)率顯著增加。時(shí)間壓力對(duì)漏報(bào)率的主效應(yīng)同樣顯著(F(1, 18) = 34.5,P< 0.001),時(shí)間壓力的存在使漏報(bào)率顯著增加。目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力對(duì)漏報(bào)率的交互效應(yīng)顯著(F(1, 18) = 6.8,P= 0.018)。

        2.2 眼動(dòng)數(shù)據(jù)

        本研究使用SMI公司的BeGaze軟件對(duì)眼動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到凝視次數(shù)、凝視時(shí)間和眼跳幅度,其均值和標(biāo)準(zhǔn)差如表4所示。在不同情形下凝視次數(shù)差異較大,高概率無時(shí)間壓力時(shí)正確拒絕的平均凝視次數(shù)為45.4次,而低概率有時(shí)間壓力情況下正確接受的平均凝視次數(shù)僅為8.4次。凝視時(shí)間最大值為492.6 ms(高概率無時(shí)間壓力時(shí)正確接受),最小值為380.8 ms(低概率有時(shí)間壓力漏報(bào))。低概率有時(shí)間壓力漏報(bào)時(shí)眼跳幅度最大,為7.9°,高概率有

        時(shí)間壓力漏報(bào)時(shí)眼跳幅度最小,為4.1°。在同一概率和時(shí)間壓力條件下,正確拒絕的凝視次數(shù)最多,正確接受的凝視次數(shù)最少;正確接受的凝視時(shí)間最長;眼跳幅度沒有明顯的變化規(guī)律。同等情況下有時(shí)間壓力時(shí),凝視次數(shù)明顯低于沒有時(shí)間壓力的情況;凝視時(shí)間也比沒有時(shí)間壓力時(shí)短,但眼跳幅度則沒有明顯變化規(guī)律。與高概率情形相比,低概率情況下凝視次數(shù)和凝視時(shí)間都明顯降低。

        表2 搜索時(shí)間交互影響顯著的因素簡單效應(yīng)分析1)Tab.2 Simple effect analysis of reaction time’s influencing factors

        1)*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001

        表3 漏報(bào)率基本統(tǒng)計(jì)量Tab.3 Descriptive statistics of error

        表4 眼動(dòng)數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計(jì)量Tab.4 Descriptive statistics of eye movements data

        對(duì)凝視時(shí)間、凝視次數(shù)、眼跳幅度分別進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)(K-S檢驗(yàn))和方差齊性檢驗(yàn),三類數(shù)據(jù)均通過正態(tài)性檢驗(yàn),但凝視時(shí)間未通過方差齊性檢驗(yàn)。因此對(duì)凝視次數(shù)和眼跳幅度進(jìn)行方差分析,結(jié)果如表5所示。目標(biāo)出現(xiàn)概率、時(shí)間壓力和目標(biāo)有無對(duì)凝視次數(shù)的主效應(yīng)均顯著:目標(biāo)出現(xiàn)概率較低時(shí)的凝視次數(shù)顯著少于高概率情形;有時(shí)間壓力的凝視次數(shù)顯著少于無時(shí)間壓力情形;目標(biāo)概率和時(shí)間壓力相同的情形下,正確接受的凝視次數(shù)最少,正確拒絕的凝視次數(shù)最多。目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力的交互效應(yīng)以及時(shí)間壓力和目標(biāo)有無的交互效應(yīng)顯著。不同情形下凝視次數(shù)如圖3所示。從圖3可以看出,在低概率情形下,有無時(shí)間壓力對(duì)正確接受的凝視次數(shù)影響更大;而有無時(shí)間壓力對(duì)正確拒絕的凝視次數(shù)影響在高概率情形下更大。

        表5 相關(guān)因素對(duì)凝視次數(shù)和眼跳幅度影響的方差分析Tab.5 ANOVA of related factors’ effects on fixation duration and fixation times

        目標(biāo)出現(xiàn)概率、時(shí)間壓力、目標(biāo)有無對(duì)眼跳幅度的影響主效應(yīng)均不顯著,只有目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力的交互效應(yīng)顯著。對(duì)目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力的影響進(jìn)行簡單效應(yīng)分析,結(jié)果表明只有當(dāng)目標(biāo)出現(xiàn)概率高時(shí),時(shí)間壓力對(duì)眼跳幅度的影響邊緣顯著(F(1,18)=4.3,P=0.053),有時(shí)間壓力時(shí)的眼跳幅度要低于無時(shí)間壓力的眼跳幅度,而其余結(jié)果均不顯著。

        圖3 不同情形下凝視次數(shù)均值Fig.3 Fixation times in different conditions

        對(duì)不同目標(biāo)出現(xiàn)概率下的凝視時(shí)間進(jìn)行修正后的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),t檢驗(yàn)的結(jié)果為t(1,55.7)=-2.6,P=0.012,說明目標(biāo)出現(xiàn)概率對(duì)凝視時(shí)間影響顯著,目標(biāo)出現(xiàn)概率高時(shí)的凝視時(shí)間比目標(biāo)出現(xiàn)概率低時(shí)凝視時(shí)間長。為了比較不同目標(biāo)出現(xiàn)概率情形下時(shí)間壓力和目標(biāo)有無對(duì)凝視時(shí)間的影響,針對(duì)高目標(biāo)出現(xiàn)概率和低目標(biāo)出現(xiàn)概率的情況進(jìn)行分組,按照是否有壓力和是否有目標(biāo)的4種情況分別進(jìn)行討論,進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果如表6所示。可以看到,在高目標(biāo)出現(xiàn)概率情況下,有時(shí)間壓力時(shí),是否有目標(biāo)對(duì)凝視時(shí)間的效應(yīng)顯著,有目標(biāo)時(shí)凝視時(shí)間顯著增加。無時(shí)間壓力時(shí),目標(biāo)有無對(duì)凝視時(shí)間的效應(yīng)不顯著。無論是否有目標(biāo),時(shí)間壓力對(duì)凝視時(shí)間的影響都是邊緣顯著,無時(shí)間壓力時(shí)的凝視時(shí)間都比有時(shí)間壓力時(shí)的凝視時(shí)間長。在低目標(biāo)出現(xiàn)概率的情況下,目標(biāo)有無對(duì)凝視時(shí)間的影響都顯著,有目標(biāo)時(shí)的凝視時(shí)間顯著比沒有目標(biāo)時(shí)的凝視時(shí)間長,但在有時(shí)間壓力時(shí),目標(biāo)有無兩種情形的凝視時(shí)間均值的差值比無時(shí)間壓力時(shí)小,說明時(shí)間壓力的存在會(huì)使目標(biāo)有無對(duì)平均凝視時(shí)間的影響幅度略微降低;另一方面,時(shí)間壓力的存在使凝視時(shí)間顯著縮短,而在有目標(biāo)的情況下這一影響更大。

        表6 時(shí)間壓力和目標(biāo)有無對(duì)于凝視時(shí)間的影響的配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果1)Tab.6 Paired-t test of time pressure and response type’s effects on fixation durations

        1)*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001

        2.3 結(jié)果討論

        從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知,目標(biāo)出現(xiàn)概率、目標(biāo)有無和時(shí)間壓力對(duì)搜索時(shí)間有顯著影響,在沒有目標(biāo)的情況時(shí)這種影響更大。低目標(biāo)出現(xiàn)概率對(duì)搜索時(shí)間的影響證實(shí)了Wolfe等[5]和Rich等[6]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí),高目標(biāo)出現(xiàn)概率下時(shí)間壓力對(duì)搜索時(shí)間的影響也證實(shí)了McCarley[18]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力對(duì)漏報(bào)率同樣有顯著影響。由于目標(biāo)出現(xiàn)概率和時(shí)間壓力使搜索時(shí)間縮短,使得搜索者提前終止了“本應(yīng)該”花費(fèi)更長時(shí)間才能找到目標(biāo)的搜索,這導(dǎo)致了漏報(bào)的發(fā)生。此外,時(shí)間壓力在低目標(biāo)出現(xiàn)概率時(shí)對(duì)漏報(bào)率的影響更大。

        時(shí)間壓力能夠顯著地影響搜索者的眼動(dòng)行為。無論目標(biāo)出現(xiàn)概率是高還是低,在時(shí)間壓力的作用下,搜索者的凝視次數(shù)降低,凝視時(shí)間縮短,這與McCarley[18]的結(jié)論一致,反映了搜索者通過縮短凝視時(shí)間來加快對(duì)視覺信息的處理速度,通過降低凝視次數(shù)來進(jìn)行信息過濾,凝視時(shí)間和凝視次數(shù)的降低共同導(dǎo)致了搜索時(shí)間的縮短。但在目標(biāo)出現(xiàn)概率低時(shí),時(shí)間壓力對(duì)凝視次數(shù)的影響比目標(biāo)出現(xiàn)概率高時(shí)小,而對(duì)凝視時(shí)間的影響比目標(biāo)出現(xiàn)概率高時(shí)大。在本實(shí)驗(yàn)中,時(shí)間壓力對(duì)于眼跳幅度的影響與預(yù)期不同。在高目標(biāo)出現(xiàn)概率的情況下,時(shí)間壓力使眼跳幅度有一定程度的下降,與McCarley的結(jié)論相反。這可能是由于實(shí)驗(yàn)選取的刺激物不同導(dǎo)致的。在McCarley的實(shí)驗(yàn)中,刺激物為混亂分布的X光安檢圖片,而在本實(shí)驗(yàn)中,刺激物為結(jié)構(gòu)性排布的簡單形狀。Ariely等[14]認(rèn)為,在時(shí)間壓力下,人們可能會(huì)選擇與無時(shí)間壓力時(shí)不同的決策策略。在本實(shí)驗(yàn)中,搜索者在高目標(biāo)出現(xiàn)概率的搜索中,為了響應(yīng)時(shí)間壓力,可能會(huì)選擇引入瀏覽式的掃描策略[2]來避免搜索中的重復(fù)凝視,這種策略可能導(dǎo)致眼跳幅度的降低。而在McCarley[18]的實(shí)驗(yàn)中,由于刺激物的分布過于混亂,不利于掃描策略的采用,搜索者只能采用增加眼跳幅度的方式來響應(yīng)時(shí)間壓力。

        相比于時(shí)間壓力,目標(biāo)出現(xiàn)概率同樣對(duì)眼動(dòng)行為有一定的影響,但影響程度較小。低目標(biāo)出現(xiàn)概率會(huì)顯著縮短凝視時(shí)間,即加快視覺信息處理的速度,同時(shí)使沒有時(shí)間壓力時(shí)的凝視次數(shù)顯著降低,而對(duì)眼跳幅度沒有顯著影響。

        3 結(jié)論

        本實(shí)驗(yàn)將目標(biāo)出現(xiàn)概率作為組間變量,目標(biāo)有無和時(shí)間壓力作為組內(nèi)變量,進(jìn)行了完全2×2×2因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過對(duì)被試在搜索任務(wù)中的績效和眼動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和分析,討論了目標(biāo)出現(xiàn)概率、目標(biāo)有無和時(shí)間壓力對(duì)視覺搜索任務(wù)績效的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),時(shí)間壓力和低目標(biāo)出現(xiàn)概率使搜索者對(duì)視覺信息的處理速度提高,并采用信息過濾的策略,具體表現(xiàn)為凝視時(shí)間縮短和凝視次數(shù)減少。這一效應(yīng)對(duì)終止閾的影響較大,對(duì)正確接受時(shí)的搜索時(shí)間影響較小。目標(biāo)有無和時(shí)間壓力、目標(biāo)有無和目標(biāo)出現(xiàn)概率對(duì)搜索時(shí)間的影響交互效應(yīng)顯著。時(shí)間壓力和目標(biāo)出現(xiàn)概率對(duì)搜索時(shí)間的影響交互效應(yīng)不顯著,但對(duì)凝視時(shí)間和凝視次數(shù)的影響交互效應(yīng)顯著。相比于高目標(biāo)出現(xiàn)概率的情形,時(shí)間壓力在低目標(biāo)出現(xiàn)概率時(shí)對(duì)凝視時(shí)間的影響更大,而對(duì)凝視次數(shù)的影響較小,導(dǎo)致在兩種目標(biāo)出現(xiàn)概率情況下時(shí)間壓力對(duì)搜索時(shí)間的影響幅度沒有顯著差異,這說明搜索者在應(yīng)對(duì)時(shí)間壓力時(shí)會(huì)縮短搜索時(shí)間,并且在高目標(biāo)出現(xiàn)概率時(shí)主要策略是信息過濾,在低目標(biāo)出現(xiàn)概率時(shí)主要策略是任務(wù)加速。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于視覺搜索作業(yè)任務(wù)設(shè)計(jì),尤其是如安檢等有時(shí)間壓力的低目標(biāo)出現(xiàn)概率的作業(yè)任務(wù)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

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        Effects of Target Prevalence, Target Presence and Time Pressure on Visual Search Performance

        YANG Lindong1, SONG Fuxuan1, ZHANG Yunhong2, YU Ruifeng1

        (1. Department of Industrial Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;2. Human Factors and Ergonomics Laboratory, China National Institute of Standardization, Beijing 100191, China)

        Many real-world visual search tasks are performed under low target prevalence and time pressure conditions. The present study conducted a 2×2×2 mixed experiment design with target prevalence being a between-subject factor, and target presence and time pressure within-subject factors. Reaction time and eye movement data were recorded and analyzed. It was found that reaction time, fixation times and duration had significant decrease with time pressure and low target prevalence. The interaction effects of time pressure and target presence, target prevalence and target presence on reaction time were significant. The interaction effect of target prevalence and time pressure on reaction time was not significant, but the two variables′ interaction effects on fixation times and duration were significant. The findings provide guidelines to designing visual search tasks under low prevalence and time pressure conditions.

        target prevalence; target presence; time pressure; visual search; performance

        2016- 05- 20

        國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71471098);中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院中央基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(522015Y-3991)

        楊林棟 (1991-),男,河南省人,博士研究生,主要研究方向?yàn)槿艘蚬こ?、管理工效學(xué).

        10.3969/j.issn.1007- 7375.2016.06.013

        B842.1

        A

        1007-7375(2016)06- 0083- 06

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