郭英，張榆敏

大學(xué)生面孔識別中不同興趣區(qū)及被試性別的差異研究

郭英，張榆敏

(四川師范大學(xué)教師教育與心理學(xué)院，四川成都610066)

采用眼動追蹤技術(shù)，以60名大學(xué)生為被試，進(jìn)行2×3的混合實驗，探討不同興趣區(qū)在面孔識別中的重要性，以及被試性別是否對面孔識別產(chǎn)生影響.結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試對眼睛的注視點(diǎn)個數(shù)、總注視時間、首注視持續(xù)時間顯著多于鼻子和嘴巴;鼻子部位的首視點(diǎn)時間顯著先于眼睛和嘴巴部位;興趣區(qū)在各眼動指標(biāo)上，皆存在主效應(yīng)，P＜0.05.興趣區(qū)與被試性別在注視點(diǎn)個數(shù)、總注視時間上的交互作用顯著;男生對鼻子部位的注視次數(shù)和注視時間比女生更多，而女生對眼睛的注視次數(shù)顯著多于男生.研究表明:眼睛在面孔識別中發(fā)揮著比鼻子、嘴巴更加重要的作用，對眼睛的認(rèn)知加工更多，被試性別影響大學(xué)生對面孔識別的眼動模式.

面孔識別;興趣區(qū);性別差異;眼動研究

人的面孔就像數(shù)據(jù)的二維碼，是人們在社會交往中獲得信息最直接、快捷的端口.人們在進(jìn)行面孔識別時，主要有兩大任務(wù):一是對面孔的表情信息加工，二是對性別、相貌等面孔特征的加工［1］.近年來，關(guān)于面孔識別的研究一直備受關(guān)注.20世紀(jì)70年代，文獻(xiàn)［2－3］系統(tǒng)地研究了人臉基本表情的文化普遍性.20世紀(jì)80年代，認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域?qū)φＨ嗣婵渍J(rèn)知的規(guī)律進(jìn)行了探討，相繼提出了面孔識別的雙路線模型、NBC模型和ABC模型、Bruce－Young模型、IAC模型、分布性神經(jīng)系統(tǒng)模型和動態(tài)雙重路線模型.前人的研究認(rèn)為，視覺加工過程的眼動與任務(wù)時的認(rèn)知加工有關(guān)［4］，利用眼動技術(shù)探索被試在諸多條件下信息加工機(jī)制被當(dāng)代認(rèn)知心理學(xué)視為一種重要的范型［5］.眼動作為一種能夠檢驗信息被用于認(rèn)知加工的有效途徑［6］，具有較高的時間和空間精度，在面孔識別過程中，能實時地記錄觀察者在人臉不同區(qū)域上的眼動情況，幫助我們直觀地考察大腦加工過程［7］，面孔識別的眼動研究越來越受到研究者的重視.

目前，已有大量研究對不同臉部區(qū)域在面孔識別中的重要性展開探討，但是不同的興趣區(qū)在面孔識別過程中各眼動指標(biāo)上表現(xiàn)出的具體特征以及差異性又如何呢?在面孔識別的眼動研究中，注視點(diǎn)持續(xù)時間、注視點(diǎn)個數(shù)、注視點(diǎn)跳轉(zhuǎn)、瞳孔大小、注視路徑、首注視時間、首注視持續(xù)時間等眼動指標(biāo)能夠推測面孔識別過程中的認(rèn)知加工情況，常被研究者作為因變量進(jìn)行研究［8］.其中注視點(diǎn)持續(xù)時間、注視點(diǎn)個數(shù)是最常用的指標(biāo)，它與被試對該區(qū)域的注意、記憶編碼所消耗的認(rèn)知資源成正比［9］.有研究表示，面孔識別中大部分注視點(diǎn)都落在面孔的眼睛、鼻子、嘴巴區(qū)域［10－11］，尤其是眼睛區(qū)域，有60%的注視時間都集中在這一部位［12］.S.Rakover［13］在面孔記憶任務(wù)中發(fā)現(xiàn)人們在進(jìn)行面孔認(rèn)知時，注視區(qū)域的重要性從高到低依次為:眼睛、鼻子、嘴巴、其他部位.唐玉梅等［10］在進(jìn)行的陌生面孔識別的研究中，指出不同面部器官的作用并不相同，作用大小依次為內(nèi)輪廓、外輪廓、眼部、嘴巴、鼻子.文獻(xiàn)［14－16］采用學(xué)習(xí)、識別和分類的任務(wù)考察西方人(高加索人)和東方人(亞洲人)眼動情況的差異，發(fā)現(xiàn)西方被試注視點(diǎn)主要集中在眼睛和嘴巴區(qū)域，呈現(xiàn)出三角形注視模式;而東方人更多注視面部中央?yún)^(qū)域，即鼻子周圍.C.B.Y.Tan等［17］使用對亞洲和西方面孔都比較熟悉的馬來西亞亞裔作為被試，發(fā)現(xiàn)被試在面孔識別時使用了一種混合型的眼動模式:集中眼睛和鼻子區(qū)域而非嘴巴［16］.面孔識別中，最具有診斷意義的是眼睛區(qū)域［18］，但是在J.H.Hsiaos［19］的研究中卻是鼻子.前人的研究表現(xiàn)出不一致性，皆側(cè)重于對注視時間和注視點(diǎn)次數(shù)的分析，在引入首視點(diǎn)時間、首視點(diǎn)持續(xù)時間指標(biāo)后，是否會有不同的結(jié)論?

研究發(fā)現(xiàn)，在面孔識別中存在性別偏向和性別優(yōu)勢.D.B.Wright等［20］發(fā)現(xiàn)，女性對不同性別圖片識別成績都要高于男性，在對陌生面孔識別中，女性在辨認(rèn)面孔時的績效優(yōu)于男性［10］，女性對于較少需要或不需要口頭處理的任務(wù)，例如陌生的氣味或面孔的識別任務(wù)更加的擅長［21］.雖然這類研究的結(jié)果并不一致，但除了從神經(jīng)科學(xué)、腦機(jī)制研究著手外，從面孔識別過程中的眼動模式的變化上是否會有所發(fā)現(xiàn)呢?同時，朱孟亭［5］指出，人們對面孔的注視受注視對象性別而不受被試性別的影響，在面孔認(rèn)知的過程中，面孔中被注視部位的排序以及眼睛、鼻子、臉頰部位的受注視程度皆存在被注視對象的性別差異.但是在社會交往中，人們的社交禮儀及社交習(xí)慣上存在著明顯的性別差異，這種差異真的不反映在對于面孔不同部位的認(rèn)知上?

本研究采用眼動追蹤技術(shù)，以60名大學(xué)生為被試，試圖通過實驗研究，探討不同興趣區(qū)在面孔識別中的重要性，以及被試性別是否對面孔識別產(chǎn)生影響.相對以往探究，本研究有以下改進(jìn):第一，已有研究重點(diǎn)分析注視個數(shù)以及總注視時間2個眼動指標(biāo)，對于其他眼動指標(biāo)的采用并不多，本研究將首注視時間、首注視持續(xù)時間一并采用，可對面孔識別過程中第一眼加工的情況展開探討和分析.第二，以被試性別為自變量，探討人們對面孔的識別是否受被試性別的影響以及面孔中受注視部位在各眼動指標(biāo)上是否存在被試性別差異.因此，本研究有利于豐富面孔識別的實證研究.

1 研究方法

1.1實驗設(shè)計實驗采用2(被試性別:男性、女性)×3(面孔興趣區(qū):眼睛、鼻子、嘴巴)的混合實驗設(shè)計，性別為被試間變量，興趣區(qū)為被試內(nèi)變量.因變量為面孔識別過程中的眼動狀況，用各興趣區(qū)的總注視時間、注視點(diǎn)個數(shù)、首注視持續(xù)時間、首注視時間眼動指標(biāo)來描述.

1.2被試在四川某高校選取10名大學(xué)生進(jìn)行預(yù)實驗，以調(diào)節(jié)實驗儀器、完善實驗程序.正式實驗，選取大學(xué)生60名，其中男、女各30名，對被試進(jìn)行單獨(dú)施測.被試年齡在18～22歲之間，視力(或矯正視力)正常，無眼動實驗經(jīng)驗，且在告知的前提下自愿參與實驗.

1.3實驗材料隨機(jī)選擇100名大學(xué)生對200張(男女各100張)面孔圖片進(jìn)行吸引力的評分，經(jīng)過統(tǒng)計分析，在±3個標(biāo)準(zhǔn)差中劃分高、中、低3個等級.分別選取男性和女性的高、中、低面孔吸引力的圖片各10張，共60張.面孔圖片人物的年齡為20～40歲，圖片由Photoshop軟件標(biāo)準(zhǔn)化處理為相同的形狀、大小和像素，去除脖子、頭發(fā)、耳朵等，只保留眼、口、鼻等面部特征，圖片以黑白形式呈現(xiàn)(圖1).

1.4實驗儀器實驗采用Eyelink 1000眼動追蹤系統(tǒng)(SR Research，Mississauga，Ontario，Canada)采集數(shù)據(jù).系統(tǒng)的采樣率為1 000 Hz，空間分辨率為0.1°.刺激呈現(xiàn)在21英寸的CRT顯示器，刷新頻率為85 Hz，分辨率為1 024×768像素，該顯示器與一臺Pentium IV 3.2 GHz的主機(jī)相連，被試眼睛與屏幕之間的距離為70 cm.

1.5實驗過程實驗在能夠嚴(yán)格隔音和控光的實驗室進(jìn)行.實驗程序為以下2個階段:

1)準(zhǔn)備階段.主試首先向被試介紹實驗程序和要求，被試填寫個人資料.繼而要求被試坐在距離顯示器70 cm處的被試椅上，眼睛正對顯示器中心，下額放在U型托上，保持頭部不動.

2)實施階段.(i)運(yùn)行程序，連接眼動儀，打開眼動記錄文件.(ii)進(jìn)行眼動儀的校正調(diào)適，采用9點(diǎn)校準(zhǔn)進(jìn)行視線追蹤系統(tǒng)的校正，校準(zhǔn)進(jìn)行多次，達(dá)到實驗要求為止，若被試不能完成9點(diǎn)校準(zhǔn)，則放棄該被試.(iii)呈現(xiàn)指導(dǎo)語:“請注視屏幕中央出現(xiàn)的注視點(diǎn)，完成注視校準(zhǔn)后屏幕上會出現(xiàn)一張面孔圖片，請仔細(xì)觀看，回答后續(xù)問題.每張面孔圖片呈現(xiàn)時間為4 s，若感覺眼睛疲勞，請告知我們，可稍作休息.明白實驗要求，請按任意鍵，實驗開始”.(iv)屏幕中央呈現(xiàn)注視點(diǎn)，隨機(jī)呈現(xiàn)面孔圖片，儀器開始記錄眼動數(shù)據(jù).

表1 興趣區(qū)*被試性別在各眼動指標(biāo)的重復(fù)測量方差分析Table 1The variance analysis of each eye movement index in the region of interest and gender with repeated measurements

2 結(jié)果

2.1大學(xué)生面孔識別中不同興趣區(qū)比較采用重復(fù)測量方差分析，測量不同興趣區(qū)在眼動指標(biāo)上的差異.興趣區(qū)在注視點(diǎn)個數(shù)、首視點(diǎn)持續(xù)時間、首視點(diǎn)時間、總注視時間指標(biāo)上的主效應(yīng)皆顯著(表1).

經(jīng)過事后多重比較(表2)發(fā)現(xiàn)，注視點(diǎn)個數(shù)多少依次是眼睛、鼻子、嘴巴，兩兩興趣區(qū)之間，在P＜0.05上有顯著差異.首視點(diǎn)持續(xù)時間依次是眼睛、鼻子、嘴巴，嘴巴與鼻子、眼睛興趣區(qū)之間，在P＜0.05上有顯著差異.首視點(diǎn)時間先后順序依次是鼻子、眼睛、嘴巴，兩兩興趣區(qū)之間，在P＜0.05有顯著差異，表示人們在進(jìn)行面孔識別時先看鼻子.總注視時間長短依次是眼睛、鼻子、嘴巴，兩兩興趣區(qū)之間，在P＜0.05上有顯著差異.

2.2大學(xué)生面孔識別中不同興趣區(qū)的被試性別差異采用重復(fù)測量方差分析，測量不同興趣區(qū)在眼動指標(biāo)上的被試性別差異，在總注視時間、注視點(diǎn)個數(shù)指標(biāo)上，興趣區(qū)與被試性別的交互作用顯著，被試性別在不同興趣區(qū)上的眼動指標(biāo)上存在差異(表1).在注視點(diǎn)個數(shù)上，女大學(xué)生對眼睛的注視點(diǎn)個數(shù)(5.36±0.34)顯著多于男生(4.01±0.34)，男大學(xué)生對鼻子區(qū)域注視點(diǎn)個數(shù)(3.93±0.17)顯著多于女生(0.267±0.17)，P＜0.05.對鼻子的總注視時間，在P＜0.05上有顯著性別差異.男性大學(xué)生對鼻子的注視時間((1 256.52±84.68)ms)顯著長于女生((984.01±84.68)ms)(表3).

表2 興趣區(qū)在各眼動指標(biāo)上的事后多重比較Table 2The multiple comparison of interest region in the eye movement index

表3 男性和女性被試注視點(diǎn)個數(shù)、總注視時間的差異檢驗Table 3The difference test in men and women of the number of fixations and total fixation time

3 討論

3.13個面孔興趣區(qū)主效應(yīng)分析研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大學(xué)生對眼睛的注視次數(shù)最多，這與唐玉梅等［10］在陌生面孔特征信息的拼圖實驗研究以及袁中慶［22］在人臉拼圖實驗研究中得出的結(jié)果一致.其次，眼睛部位首注視持續(xù)時間上最長，說明被試對眼睛的初次加工所花時間較多，對眼睛的認(rèn)知加工在整個過程中相對更充分.此外，人們在進(jìn)行面孔識別時對眼睛的總注視時間最長，對嘴巴的注視時間最短.

眼睛部位的重要性在這注視點(diǎn)個數(shù)、總注視時間、首注視持續(xù)時間3個眼動指標(biāo)之間，表現(xiàn)出了高度的一致性.筆者認(rèn)為這一現(xiàn)象的原因在于:人們偏愛于運(yùn)動中的事物，眼睛比鼻子和嘴巴更具有靈活性，在某種程度上更能代替口頭言語來表達(dá)真實想法.古圣先賢孟子和藝術(shù)大師達(dá)芬奇都曾表示，眼睛是心靈的窗戶，眼球的轉(zhuǎn)動、瞳孔的變化、目光的偏向等都傳達(dá)出重要的信息，足見對眼睛部位的關(guān)注在日常的交往過程中的重要性，被試對眼睛部位的注視時間和次數(shù)，與人們在社交中對眼睛表現(xiàn)出的注視習(xí)慣相符.總注視時間眼動指標(biāo)對較慢和較長時間的認(rèn)知加工過程敏感［23］.如果在研究中發(fā)現(xiàn)，某種效應(yīng)在興趣區(qū)的總時間上顯著，而在早期的指標(biāo)上(如首次注視時間和凝視時間)不顯著，那么可以推測該效應(yīng)只存在于相對后期的加工過程中［24］.根據(jù)眼睛部位的首視點(diǎn)持續(xù)時間、注視次數(shù)、總注視時間都最多的一致性，可以說明注視時間在眼睛部位上的主效應(yīng)，存在于面孔識別的整個加工過程中.也表示在面孔識別整個過程中被試對眼睛的認(rèn)知加工都相對的充分，眼睛部位在面孔識別中扮演的角色更重要.

興趣區(qū)的首視點(diǎn)時間反映了面孔識別中被試對不同部位注視時間的先后順序.根據(jù)首視點(diǎn)時間，本研究中大學(xué)生被試在進(jìn)行面孔識別時第一個注視點(diǎn)多數(shù)情況是在鼻子，然后是眼睛、嘴巴等部位.過去在對面孔圖片和非面孔圖片的眼動差異實驗中，發(fā)現(xiàn)被試在識別面孔圖片時，傾向于首先在雙眼間平移而后向嘴巴運(yùn)動［25］，這與本實驗的研究結(jié)果存在差異.面孔專家化理論表示，每個人對面孔的整體輪廓信息都十分熟悉，過多的注視個別特征信息會增加加工負(fù)擔(dān).而有效的面孔識別方式，是一個有效的注視點(diǎn)，可以盡可能多的獲得加工信息［8］.那么，根據(jù)眼睛的生理機(jī)制，視敏度從中央凹到外周逐漸下降，鼻子位于整個面孔的中心位置，以鼻子作為注視點(diǎn)的知覺廣度足以覆蓋整個面部，以便在短時間內(nèi)快速的整合、平衡所有的面部加工信息;同時注視點(diǎn)位置的轉(zhuǎn)移也符合最優(yōu)路徑，所以鼻子難免成為不同性別被試都最先關(guān)注的部分.當(dāng)然，實驗的結(jié)果也不排除有實驗設(shè)計的影響，存在實驗誤差.每個trial進(jìn)行注視點(diǎn)校準(zhǔn)時，注視點(diǎn)位于屏幕的中心位置.在面孔圖片呈現(xiàn)時，鼻子位于面孔的中心，與校準(zhǔn)點(diǎn)的位置接近，在眼動儀快速捕捉眼動情況的短暫反應(yīng)時間內(nèi)，注視點(diǎn)還停留在校準(zhǔn)點(diǎn)位置上，記錄為鼻子的注視指標(biāo)，導(dǎo)致鼻子首注視點(diǎn)與其他興趣區(qū)時間存在顯著差異.因此鼻子、眼睛、嘴巴在面孔識別中被注視的時間先后順序以及相關(guān)的機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究證實.

3.2大學(xué)生面孔識別中興趣區(qū)的被式性別差異分析根據(jù)實驗的結(jié)果，被試在完成試驗任務(wù)的4 s時間內(nèi)，男性大學(xué)生對整臉(眼睛、鼻子、嘴巴以及其他部位)的注視點(diǎn)個數(shù)為(11.26±0.39)個，女性大學(xué)生注視點(diǎn)個數(shù)為(12.26±0.39)個，在整個面孔的注視點(diǎn)個數(shù)上女生比男生多，且在P＜0.05上差異顯著.對整個面部有較多的注視點(diǎn)個數(shù)，即表明人們在識別時對面孔進(jìn)行了充分的認(rèn)知加工，也表示不同興趣區(qū)上存在著注視點(diǎn)的回視現(xiàn)象.在整臉的注視點(diǎn)個數(shù)上，表現(xiàn)出性別差異，表示女性大學(xué)生對面孔更傾向于采取整體和局部加工的認(rèn)知策略，在進(jìn)行面孔識別時，除了注重對面部內(nèi)輪廓尤其是眼睛的認(rèn)知加工，對臉部其他部位的加工也較充分，例如額頭、臉頰等.

男生對鼻子部位的注視個數(shù)、注視時間顯著多于女生，說明相對于女生，男生對鼻子的加工相對更充分，2個指標(biāo)相互支持.而就注視點(diǎn)個數(shù)而言，女生對眼睛的加工比男生更加充分.雖然男生對鼻子部位的關(guān)注多于女生，但在總的注視時間停留在眼睛部位的時間也高于鼻子，說明男生對面孔內(nèi)輪廓的加工是比較充分的.同時，男生注視更多停留在鼻子部位，既反映男性認(rèn)知加工視野較為廣泛的特點(diǎn)，也更符合整體加工策略的表現(xiàn).

面孔加工的方式會影響面孔識別的能力，包括整體加工、局部加工等因素，已有的研究在探討整體加工與面孔識別能力關(guān)系的結(jié)論不一致，存在諸多的爭論.本研究雖不能揭示加工方式與識別能力之間的相關(guān)性，但女性傾向采用的整體加工與局部加工相結(jié)合的方式，或許可以從另一個角度說明，為什么在陌生面孔識別任務(wù)中，女性在辨認(rèn)面孔時的績效優(yōu)于男性;也可以從面孔加工機(jī)制的角度揭示為什么女性對面孔信息的傳遞和變化比男性更加敏感這一社會現(xiàn)象.我們的社交禮儀有指出，在面對面的交談、注視環(huán)節(jié)，除一些特殊的情境外，為了顯得紳士和禮貌，男性應(yīng)該避免與對方有過多的目光交流.推崇的做法是在注視時把目光停留在對方兩眼和嘴巴組成的三角區(qū)域內(nèi)，較為理想的位置選擇是鼻子部位，既沒有直接的目光注視帶來的尷尬，也可以盡可能地掌控整個面孔的信息，對眼睛、嘴巴等部位傳達(dá)的信息進(jìn)行獲取.這樣的社交禮儀，有可能是造成不同性別在面孔識別中表現(xiàn)出注視差異的因素之一.

4 結(jié)論

1)眼睛在面孔識別中發(fā)揮著比鼻子、嘴巴更加重要的作用，說明大學(xué)生對眼睛的認(rèn)知加工更多.

2)被試性別對面孔識別的眼動模式產(chǎn)生影響，男生對鼻子部位的注視次數(shù)和總注視時間比女生更多，而女生對眼睛的注視次數(shù)顯著多于男生，不同興趣區(qū)重要性排序存在被試性別差異.

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Differences Analysis of the Various Interest Areas and the Genders Testee in the Face Recognition of College Students

GUO Ying，ZHANG Yumin
(College of Teacher Education and Psychology，Sichuan Normal University，Chengdu 610066，Sichuan)

To explore the importance of different interest areas in the face recognition and the influence on gender testee，60 college students were tested with 2×3 combined experiments by the eye tracking technique.The results show that the fixation number index in eyes is more significant than that in the nose and mouth.The total fixation time and the first view duration time index in eyes is significantly longer than that of the nose and mouth;the first fixation duration time of nose position is significantly earlier than that of the eyes and mouth.The main effect in the areas of interest in the eye movement indicators is P＜0.05.There are interactions between the interest areas and genders in the total fixation time and the fixation number.The boys’fixation number and the total fixation time on nose are more than the girls’while the fixation number of eyes in girls’were significantly more than that in boys’.The research shows that the eyes are more important than the nose and mouth in the face recognition.The more cognitive processings get on eyes，the more influences on people’s eye movement pattern.

face recognition;interest area;gender differences;eye movement

B842.1

A

1001－8395(2016)03－0461－06

10.3969/j.issn.1001－8395.2016.03.028

(編輯余毅)

2015－11－30

國家自然科學(xué)青年基金(31200787)

郭英(1963—)，女，教授，主要從事學(xué)習(xí)與教學(xué)心理、教師心理研究，E－mail:guoying517@163.com