图学学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 1259-1266.DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2023061259
收稿日期:
2023-06-16
接受日期:
2023-08-30
出版日期:
2023-12-31
发布日期:
2023-12-17
作者简介:
第一联系人:李和森(1980-),男,副教授,博士。主要研究方向为图形信息可视化设计、计算机视觉等。E-mail:86353874@qq.com
基金资助:
LI He-sen1(), CHEN Ying1, YAO Da-wei2
Received:
2023-06-16
Accepted:
2023-08-30
Online:
2023-12-31
Published:
2023-12-17
About author:
First author contact:LI He-sen (1980-), associate professor, Ph.D. His main research interests cover graphic information visualisation design, computer vision, etc. E-mail:86353874@qq.com
Supported by:
摘要:
塑壳断路器是工业用电系统中不可或缺的基础电气设备。为了增强塑壳断路器运行状态信息的视觉识别效率,提出塑壳断路器断合闸符号改进设计方法。通过断合闸符号设计分析,归纳运行状态信息可视化偏低的原因。通过眼动追踪实验,运用首次进入时间、首次注视时长、总注视时长、热点分布、注视进度和主观量表等评估指标综合分析当前塑壳断路器运行状态信息的设计问题。根据实验结论析出了断合闸符号尺寸与颜色的改进设计要点。通过对比分析改进前方案的眼动追踪实验数据,验证改进方案断合闸符号设计的优越性。断合闸符号的改进研究为提高同类电气产品运行状态信息的可视化效果提供参考,眼动追踪实验在评估塑壳断路器运行状态信息可视化设计问题分析与改进方案的研究中,提供了关键技术支撑。
中图分类号:
李和森, 陈影, 么大伟. 基于眼动追踪的塑壳断路器运行状态信息优化设计[J]. 图学学报, 2023, 44(6): 1259-1266.
LI He-sen, CHEN Ying, YAO Da-wei. Optimization design of operating state information of molded case circuit breaker based on eye tracking[J]. Journal of Graphics, 2023, 44(6): 1259-1266.
图2 兴趣区划分((a)素材P1;(b)素材P2;(c)素材P3;(d)素材P4;(e)素材P5;(f)素材P6)
Fig. 2 Division of AOI ((a) Materials P1; (b) Materials P2; (c) Materials P3; (d) Materials P4; (e) Materials P5; (f) Materials P6)
评估指标 | 含义及其与实验目标的相关性描述 |
---|---|
首次进入时间 | 注视点首次进入某AOI的时间;时间越短,表明该AOI越易引起被试者关注[ |
首次注视时长 | 注视点首次进入某AOI后停留的持续时间;时间越长,表明该AOI对于被试者的吸引力越强[ |
总注视时长 | 所有注视点落在某AOI的持续时间总和;时间越长,该AOI所受关注度越高[ |
主观量表 | 对断合闸符号视觉效果显著性强弱的主观评分,分值与满意度呈正相关 |
注视进度 | 可视化表达被试者对AOI的注视位置、注视时间、注视顺序的进度[ |
热点分布 | 可视化表达被试者对AOI的关注度等级[ |
表1 评估指标描述
Table 1 Description of assessment indicators
评估指标 | 含义及其与实验目标的相关性描述 |
---|---|
首次进入时间 | 注视点首次进入某AOI的时间;时间越短,表明该AOI越易引起被试者关注[ |
首次注视时长 | 注视点首次进入某AOI后停留的持续时间;时间越长,表明该AOI对于被试者的吸引力越强[ |
总注视时长 | 所有注视点落在某AOI的持续时间总和;时间越长,该AOI所受关注度越高[ |
主观量表 | 对断合闸符号视觉效果显著性强弱的主观评分,分值与满意度呈正相关 |
注视进度 | 可视化表达被试者对AOI的注视位置、注视时间、注视顺序的进度[ |
热点分布 | 可视化表达被试者对AOI的关注度等级[ |
属性 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
---|---|---|---|---|---|---|
I级 | 5 | 4 | 2 | 2 | 3 | 2 |
P (%) | 29.412 | 23.529 | 11.765 | 11.765 | 17.647 | 11.765 |
表4 注视进度分析结果
Table 4 Results of gaze progress analysis
属性 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
---|---|---|---|---|---|---|
I级 | 5 | 4 | 2 | 2 | 3 | 2 |
P (%) | 29.412 | 23.529 | 11.765 | 11.765 | 17.647 | 11.765 |
素材 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观 评分 | |
---|---|---|---|---|---|
P1 | M | 2.639 | 0.203 | 2.877 | 3.891 |
SD | 0.451 | 0.029 | 0.501 | 0.573 | |
P2 | M | 2.197 | 0.206 | 2.894 | 3.929 |
SD | 0.373 | 0.031 | 0.492 | 0.633 | |
P3 | M | 2.109 | 0.137 | 2.776 | 3.831 |
SD | 0.361 | 0.027 | 0.451 | 0.629 | |
P4 | M | 2.733 | 0.134 | 3.119 | 3.641 |
SD | 0.443 | 0.019 | 0.491 | 0.599 | |
P5 | M | 2.931 | 0.171 | 3.023 | 3.709 |
SD | 0.441 | 0.031 | 0.511 | 0.651 | |
P6 | M | 2.853 | 0.167 | 3.092 | 3.683 |
SD | 0.466 | 0.028 | 0.524 | 0.643 |
表2 评估指标数据的平均值及标准差
Table 2 Mean and standard deviation of indicator data
素材 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观 评分 | |
---|---|---|---|---|---|
P1 | M | 2.639 | 0.203 | 2.877 | 3.891 |
SD | 0.451 | 0.029 | 0.501 | 0.573 | |
P2 | M | 2.197 | 0.206 | 2.894 | 3.929 |
SD | 0.373 | 0.031 | 0.492 | 0.633 | |
P3 | M | 2.109 | 0.137 | 2.776 | 3.831 |
SD | 0.361 | 0.027 | 0.451 | 0.629 | |
P4 | M | 2.733 | 0.134 | 3.119 | 3.641 |
SD | 0.443 | 0.019 | 0.491 | 0.599 | |
P5 | M | 2.931 | 0.171 | 3.023 | 3.709 |
SD | 0.441 | 0.031 | 0.511 | 0.651 | |
P6 | M | 2.853 | 0.167 | 3.092 | 3.683 |
SD | 0.466 | 0.028 | 0.524 | 0.643 |
指标 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观型 打分 |
---|---|---|---|---|
F | 2.993 | 1.364 | 1.528 | 0.934 |
P | 0.731 | 0.846 | 0.181 | 0.633 |
表3 评估指标数据单因素方差分析结果
Table 3 The results of one-way ANOVA were evaluated
指标 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观型 打分 |
---|---|---|---|---|
F | 2.993 | 1.364 | 1.528 | 0.934 |
P | 0.731 | 0.846 | 0.181 | 0.633 |
图7 注视进度分析及颜色图例((a)素材P1;(b)素材P2;(c)素材P3;(d)素材P4;(e)素材P5;(f)素材P6)
Fig. 7 Gaze progress analysis and color legend ((a) Materials P1; (b) Materials P2; (c) Materials P3; (d) Materials P4; (e) Materials P5; (f) Materials P6)
图8 眼动热点分布((a)素材P1;(b)素材P2;(c)素材P3;(d)素材P4;(e)素材P5;(f)素材P6)
Fig. 8 Hot spot distribution of eye movement ((a) Materials P1; (b) Materials P2; (c) Materials P3; (d) Materials P4; (e) Materials P5; (f) Materials P6)
属性 | AOI-1 | AOI-2 | AOI-3 | 无效区域 |
---|---|---|---|---|
P1 | 55.801 | 2.153 | 4.836 | 37.210 |
P2 | 56.442 | 3.809 | 18.923 | 20.826 |
P3 | 51.748 | - | 35.325 | 12.927 |
P4 | 54.285 | 2.159 | 28.829 | 14.727 |
P5 | 55.103 | 1.110 | 35.101 | 8.686 |
P6 | 54.384 | 0.562 | 14.019 | 31.035 |
表5 兴趣区的总注视时间占比(%)
Table 5 The proportion of total fixation time in AOIs (%)
属性 | AOI-1 | AOI-2 | AOI-3 | 无效区域 |
---|---|---|---|---|
P1 | 55.801 | 2.153 | 4.836 | 37.210 |
P2 | 56.442 | 3.809 | 18.923 | 20.826 |
P3 | 51.748 | - | 35.325 | 12.927 |
P4 | 54.285 | 2.159 | 28.829 | 14.727 |
P5 | 55.103 | 1.110 | 35.101 | 8.686 |
P6 | 54.384 | 0.562 | 14.019 | 31.035 |
属性 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
---|---|---|---|---|---|---|
I级 | 6 | 4 | 5 | 2 | 3 | 4 |
II级 | 11 | 13 | 12 | 15 | 14 | 13 |
P (%) | 35.294 | 23.529 | 29.412 | 11.765 | 17.647 | 23.529 |
表6 AOI-1热点数据分析结果
Table 6 Analysis results of hot spot data
属性 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
---|---|---|---|---|---|---|
I级 | 6 | 4 | 5 | 2 | 3 | 4 |
II级 | 11 | 13 | 12 | 15 | 14 | 13 |
P (%) | 35.294 | 23.529 | 29.412 | 11.765 | 17.647 | 23.529 |
样本 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观型 打分 | |
---|---|---|---|---|---|
改进 方案 | M | 1.001 | 0.961 | 3.071 | 6.713 |
SD | 0.129 | 0.137 | 0.513 | 0.915 |
表7 改进方案评估指标数据平均值及标准差
Table 7 Mean and standard deviation of indicator data about improvement
样本 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观型 打分 | |
---|---|---|---|---|---|
改进 方案 | M | 1.001 | 0.961 | 3.071 | 6.713 |
SD | 0.129 | 0.137 | 0.513 | 0.915 |
指标 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观型 打分 |
---|---|---|---|---|
F | 6.331 | 7.219 | 10.113 | 13.671 |
P | 0.046 | 0.033 | 0.019 | 0.027 |
表8 改进方案评估指标数据单因素方差分析结果
Table 8 Results of one-way ANOVA about improvement
指标 | 首次进入 时间(s) | 首次注视 时长(s) | 总注视 时长(s) | 主观型 打分 |
---|---|---|---|---|
F | 6.331 | 7.219 | 10.113 | 13.671 |
P | 0.046 | 0.033 | 0.019 | 0.027 |
图11 图示化对比分析((a)首次进入时间;(b)首次注视时长;(c)总注视时长;(d)主观评分)
Fig. 11 Graphical comparative analysis ((a) First entry time; (b) First fixation duration; (c) Total fixation length; (d) Subjective scoring)
兴趣区 | 总注视时间占比(%) | 热点数据分析结果 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
AOI-1 | AOI-2 | AOI-3 | 无效 区域 | I级 | II级 | P (%) | |
改进 方案 | 65.201 | 17.664 | 10.023 | 7.112 | 14 | 3 | 82.353 |
表9 兴趣区的总注视时间占比
Table 9 The proportion of total fixation time in AOIs
兴趣区 | 总注视时间占比(%) | 热点数据分析结果 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
AOI-1 | AOI-2 | AOI-3 | 无效 区域 | I级 | II级 | P (%) | |
改进 方案 | 65.201 | 17.664 | 10.023 | 7.112 | 14 | 3 | 82.353 |
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