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安全標志排列順序的視覺注意特征研究*

2022-12-14 03:36:02景國勛孫妍琳
中國安全生產科學技術 2022年11期
關鍵詞:眼動實驗

景國勛,孫妍琳,蔣 方

(1.河南理工大學 安全科學與工程學院,河南 焦作 454000; 2.安陽工學院,河南 安陽 455000)

0 引言

人們能夠識別并感受警告信號傳達的危險信號,從而引導其自身行動[1],但當安全要素比較復雜時,不利于作業人員掌握安全信息[2],且公共場所和生產場所安全標志設置順序混亂,是造成事故的重要因素[3]。因此,安全標志位置設置十分重要。

目前,針對安全標志排列順序設置存在爭議。關于多個安全標志排列組合,周丹等[3]提出煤礦井下安全標志設置存在不合理現象。此外,多安全標志排列標準也存在不一致的問題,《安全標志及其使用導則》(GB 2894—2008)[4]規定,多個標志同時放置時,應按警告、禁止、指示、提示等順序進行放置;《用人單位職業病危害告知與警示標識管理規范》(安監總廳安健〔2014〕111號)[5]第30條規定,多個警示標識同時設置時,應按禁止、警告、指示、提示等順序依次按先左后右、先上后下排列,但現有文獻沒有從視覺注意特征方面對多安全標志排列進行研究。

胡祎程等[6]采用問卷法探討標志特征與使用者對標識的認識性;李林娜[7]通過問卷調查分析顏色與形狀組合,以找尋最引人注目的組合;田水承等[8]通過將安全標志設置在同一煤礦場景中研究合理位置,以增強安全標志顯著性;李世波等[9]通過問卷調查研究關注度、危險感知、安全提示、安全知識、安全意識、安全習慣6個指標對煤礦場員工對安全標志理解的影響。上述針對安全標志的研究大多采用調查問卷的形式,主要以單個安全標志識別性研究為主,缺乏多個安全標志位置設置對識別性的影響研究。

人類80%~90%的外部信息都是通過視覺信息系統實現的,而視覺信息系統又具有直接性、自然性和雙向性[10]。眼動追蹤技術可以記錄眼睛的活動軌跡,其結果可以準確反映人的選擇。基于此,本文以安全標志的排列順序為自變量,利用EyelinkⅡ眼動儀研究多安全標志組合的視覺注意特征。

1 實驗設計

1.1 實驗設備

本文實驗由Experiment Builder編寫,眼動數據由加拿大SR研究公司研制的Eyelink Ⅱ眼動儀測量。Eyelink Ⅱ眼動儀具有高分辨率(<0.005°)、低噪聲(<0.01 RMS)等優點,儀器精確度較高,平均注視位置偏差小于0.5°,其頭盔裝置根據工程學原理設計,具有輕便耐用、可與大多數眼睛或隱形眼鏡兼容,易于設置、校準和確認,可進行實時操作反饋等優勢。

1.2 實驗被試

為保證數據樣本的統一性,選擇20名被試者(男生女生各10名),平均年齡(25.2±1.10)歲,BMI為(20.9±2.24)kg/m2。要求被試者視力或矯正視力正常,無色盲色弱情況,且實驗前禁止飲酒和劇烈運動。

1.3 實驗素材

選用自《安全標志及其使用導則》(GB 2894—2008)[4]現行安全標志,通過詢問法選出4張易識別標志,即禁止標志、警告標志、指令標志、提示標志各1張,處理為同等大小及像素(如圖1所示)。將4張圖片分別橫向、縱向進行組合排列,排列方式橫向縱向相同,將24種排列方式分別進行標號,如表1所示。

圖1 安全標志Fig.1 Selection of safety signs

1.4 實驗步驟

1)宣讀實驗過程。向被試介紹實驗過程及注意事項,使其正確理解實驗并遵守實驗規則。

2)校準。開啟程序,為被試數據文件夾命名,被試帶上實驗頭盔,坐在距離屏幕0.60 m處,平視電腦屏幕中央,在被試機上采用9點校準法進行校準。

3)正式實驗。每位被試先進行橫向24組實驗測試,休息10 min后測試縱向24組實驗圖片。每組圖片隨機播放,每張圖片播放時長8 000 ms,每組實驗圖片中插入空白屏,避免上一張圖片的影響。

4)實驗過程。被試在實驗過程中不需要進行任何決定或判斷,所有圖片觀看完成后即實驗結束。

5)實驗完成。實驗完成后數據自動保存至文件夾,整個實驗控制在20 min以內。

1.5 實驗數據處理及導出

興趣區(Area of Interest,AOI)是視覺刺激的目標區域,是分析眼動結果的基本單位[11]。本文實驗將每組圖片的設置位置作為1個興趣區,保證不同實驗組興趣區面積相同,并將每組實驗圖片從最左和最上進行興趣區Ⅰ~Ⅳ編號,不同編號代表不同位置情況,如位置Ⅱ橫向代表中間偏左,縱向代表中間偏上。研究表明,人在一定情境下對特定區域所消耗的精力大小與潛在心理動機可通過眼動實驗數據進行展現[12-14]。本文實驗從興趣區中提取眼動數據,包括首次注視時間(First Fixation Time,FFT)和平均注視時間(IA Dwell Time,IDT),利用SPSS在置信度為95%的條件下進行統計學分析,并用origin繪圖。

表1 排列順序Table 1 Arrangement order

2 實驗數據分析

2.1 FFT分析

FFT表示被試者從播放刺激開始到觀看特定位置的時間,被試者對于某個目標的FFT越小,該目標則更能引起注意[15]。注視的順序取決于被試視線停留位置以及每個注視點停留時間,反映場景中更能吸引注意的區域。將眼睛注視時間信息與位置信息相結合,可得到注視順序。

同組不同位置及禁止標志FFT描述統計見表2。由表2可知,同組不同位置,橫向位置Ⅰ~Ⅳ的FFT均值分別為1 047.84,508.92,1 461.27,2 843.58 ms,縱向位置Ⅰ~Ⅳ的FFT均值分別為917.61,728.28,1 865.38,3 217.86 ms。將每個位置與位置Ⅱ進行配對樣本t檢驗,見表3,配對1~7被試觀看不同位置的Sig(雙尾)遠小于0.05,達到顯著性水平。由此可見,同組不同位置橫向和縱向排列中,在位置Ⅱ處FFT平均值均相對最短。

由表2可知,禁止標志橫向排列位置Ⅰ~Ⅳ的FFT均值分別為1 103.78,379.51,1 473.16,2 762.06 ms,標準偏差分別為140.47,156.05,349.97,175.61 ms;禁止標志縱向排列位置Ⅰ~Ⅳ的FFT均值分別為1 070.62,720.61,1 769.97,3 479.63 ms,標準偏差分別為472.60,247.47,415.09,564.18 ms,無論橫向排列還是縱向排列,位于位置Ⅱ的均值和標準偏差均較小。由表3可知,

表2 同組不同位置及禁止標志FFT描述統計Table 2 Statistics on FFT description of different positions and prohibition sign in same group ms

所有標志位置Ⅱ平均首次注視時長橫、縱存在顯著性差異,而禁止標志位于位置Ⅱ時橫、縱對比無顯著性差異(p<0.05具有差異性,p<0.01差異性更顯著)。

眼動軌跡將注視時間與順序生成注視序列,從而利用可視化進行展現,能夠反映環境中視覺吸引力較強的元素以及視覺搜索軌跡。被試眼動軌跡如圖2所示,圖片閱讀順序皆為位置Ⅱ,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ,可將FFT的數據信息直觀展現出來。

2.2 IDT分析

眼動軌跡能夠顯示被試眼睛正在注視的位置,當進行觀察時,總是將視線無意的集中在固定區域的某一部分上,其規律可以反映被試的視覺加工特點。各區域注意分布程度可通過測量注視持續時間得到,IDT可以顯示特定部位固定時間的平均長度[16],通過比較AOI的平均注視持續時間,得到最受關注區域。

按照禁止標志放置位置分為4組,不同位置IDT數據分析見表4。由表4可知,禁止標志橫向、縱向位于位置Ⅱ的IDT均較高。禁止標志位于不同位置IDT配對樣本t檢驗對比見表5。由表5可知,配對樣本t檢驗橫向位置Ⅱ對橫向位于位置Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ在顯著水平為0.05時的p值概率分別為0.000,0.117,0.001,位置Ⅰ,Ⅳ的p小于0.05,拒絕原假設,即認為位置Ⅰ,Ⅳ對IDT有顯著影響;位置Ⅲ大于0.05,認為位置Ⅲ對IDT沒有顯著影響,但通過平均值的比對可知,位置Ⅱ的IDT高于位置Ⅲ。縱向位置Ⅱ對縱向位置Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ的p值分別為0.039,0.007,0.004,均小于0.05,拒絕原假設,認為位置Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ對IDT有顯著影響。由表5可知,將橫向與縱向位置Ⅱ、禁止標志位于位置Ⅱ時的IDT進行對比可知,2種配對p值均大于0.05,可見橫縱排列方式對標志的IDT并無影響。

表3 同組不同位置及橫縱FFT配對樣本t檢驗Table 3 t-test for paired samples of different positions and horizontal-vertical FFT in same group

圖2 被試眼動軌跡Fig.2 Eye movement trajectory of subjects

所有組別禁止標志的IDT如圖3所示。由圖3可知,橫向排列時禁止標志的IDT除trial 22,23較低外,其他實驗組均比較平均,縱向排列中trial 2,11較其他實驗組高,trial 12較其他實驗組略低,橫向縱向IDT國標組均高于平均值,職業安全衛生組低于平均值。

表4 禁止標志位于不同位置IDT數據分析Table 4 Analysis of IDT data for different locations of prohibition sign

表5 禁止標志位于不同位置IDT配對樣本t檢驗Table 5 Paired-sample t-test for IDT with different locations of prohibition sign

圖3 禁止標志IDTFig.3 Prohibition sign IDT

3 討論

標志是可脫離語言文字傳遞信息的有效手段[17],安全標志不同排列順序,會影響標志的受注意程度和受注意順序。IDT和FFT在本文實驗中作為安全標志受注意程度的評價指標,FFT越短、IDT越長,則受關注程度越高。

由表2中FFT數據可知,位置不同,對首次注視時間有顯著影響(p<0.05),橫向、縱向排列位置Ⅱ的FFT相對較短,最先引起被試注意。人們閱讀時眼睛一般從左到右掃視,平穩經過注視點,偶爾從右向左回視[18],當閱讀圖片時,會因圖片內某些要素的顏色形狀不同影響觀看順序。本文實驗顯示,被試注意到圖片中心后,橫向排列時從左向右閱讀圖片,縱向排列時從首次注視中心后開始按照從上向下的順序閱讀,在組合圖片閱讀時,中間偏左位置受注意程度較大,橫縱均按照位置Ⅱ,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ順序識別。

紅色作為警示色,在安全標志中能夠迅速被人的眼球捕捉到,李琳娜[7]研究發現紅色是最吸引人眼球的背景顏色。而本文實驗發現,禁止標志位于位置Ⅱ相比于其他標志更能吸引被試的注意力;當禁止標志位于位置Ⅱ時,其首次注視時間相對其他標志較短。IDT結果表明,當安全標志在橫向、縱向排列時,禁止標志在位置Ⅱ的IDT顯著高于其他位置,且橫縱向沒有顯著差異。從禁止標志不同實驗組的IDT柱狀圖可以看出,橫向排列禁止標志IDT的trial 22,23偏低,其中禁止標志排在兩側,縱向排列禁止標志IDT中trial 2,6,11,14高于其他組,其中除11外2,6,14 3項禁止標志均在位置Ⅱ,且橫向、縱向國標實驗組trial 14均高于職業安全衛生實驗組trial 22。被試更關注于中間偏左、中間偏上位置,相對于其他位置,在該區域具有的信息會被接收更多,說明順序因素同樣對注視時間有一定影響。

王俊雅[19]在探究圖書館應急疏散標志時,同樣得出被試更關注中間和中間偏上位置的結論。所以在沒有充分時間閱讀多個安全標志時,需要讓場所人員能夠及時注意到限制度更高的安全標志,規范自己的行為,應將重要的標志在橫向排列時置于中部偏左處,在縱向排列時置于中部偏上處。

4 結論

1)無論橫向還是縱向排列,安全標志在第Ⅱ位置時FFT相對較短,安全標志按照位置Ⅱ,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ依次進行閱讀。

2)安全標志在位置Ⅱ時IDT相對較長,禁止標志在位置Ⅱ的IDT具有顯著性差異,橫向排列與縱向排列均在位置Ⅱ有更高的IDT。

3)排列方式對IDT并無顯著影響,而對FFT的影響在禁止標志位于位置Ⅱ時可消除。

4)多個安全標志組合排列時,橫向中偏左的位置及縱向中偏上的位置更容易引起人的注意,應放置較為重要的安全標志,而國標的順序具有更高的識別性。

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