基于眼动的公共卫生间图标视觉搜索绩效研究.pdf

F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰81基金项目:教育部人文社会科学研究青年基金项目(17YJC760042)作者简介:李普红(1977-),女,博士,副教授,研究方向:文化创意设计、智能产品交互设计、人机工程,E-mail:引文格式:李普红,代书琪,陈艳秋.基于眼动的公共卫生间图标视觉搜索绩效研究J.家具与室内装饰,2023,30(08):81-85.LI Puhong,DAI Shuqi,CHEN Yanqiu.Research on the Visual Search Performance of Icons in Public Space Based on Eye MovementJ.Furniture&Interior Design,2023,30(08):81-85.公共空间图标是城市视觉服务的核心应用图标，并且标识设施对于进入空间中的陌生人们至关重要1。随着当下社会经济文化日益发展、科技创新不断进步、城市基础设施不断完善，公共空间的图标设计元素日益丰富。同时，视觉图像的构成方式影响用户模型对设计模型的语义理解效率2，以北京的一些公共卫生间图标为例，通过对群众进行采访发现：尽管公共厕所图标非常个性化，但有时在识别方面会给人们带来一格可以分为线性、Metro（面性）、拟物和扁平四种。本文主要以线性和面性两种图标风格为例，其中线性图标风格由单色和线条组成，面性图标风格由单色和平面组成，详见表1。在有关图标视觉搜索的现有研究中，刘曦等人3通过使用不同类型的短信图标作为样本进行了相关研究，结果表明线性短信图标的搜索正确率高于拟物图标；Xi Tianyang等人4通过比较更多的图标进行实验，进一步验证了 上定困扰。因此，公共空间图标设计具有清晰明确的语义表达，可以帮助人们快速寻找和识别。基于前述问题，本研究以公共空间中的卫生间图标为例，研究图标风格和性别差异对公共空间图标视觉搜索绩效的影响。1 图标与视觉搜索研究现状图标具有高度浓缩信息和快速传递信息等特征，在公共空间中，公共图标对人们具有重要的导向作用。图标风Research on the Visual Search Performance of Icons in Public Space Based on Eye Movement李普红，代书琪，陈艳秋 Li Puhong&Dai Shuqi&Chen Yanqiu(齐鲁工业大学艺术设计学院，山东济南 250301）摘 要：研究以公共卫生间图标为研究对象，图标风格和性别差异为变量，探讨这两种变量对公共空间图标视觉搜索绩效的影响。采取眼动追踪客观测量和用户主观问卷测量相结合的方法，通过分析注视潜伏时间、视觉搜索反应时和任务正确率等数据，研究图标风格（面性图标、线性图标）和性别差异（男性、女性）对卫生间图标视觉注意和搜索效率的影响。实验发现图标风格和性别差异对卫生间图标的视觉搜索绩效有显著影响，面性图标在视觉搜索绩效上整体优于线性图标，而女性对于面性图标的视觉注意和线性图标的视觉搜索效率均高于男性。结果表明基于眼动的公共卫生间图标视觉搜索绩效研究具有合理性，在今后的公共空间图标设计中，设计师可采用面性图标以促进大众的识别，并提高视觉搜索绩效。关键词：图标风格；性别差异；视觉搜索绩效；眼动追踪DOI:10.16771/43-1247/ts.2023.08.014中图分类号：TS664.1 文献标识码：A 文章编号:1006-8260(2023)08-0081-05Abstract:This study examines the effect of public bathroom icons on the visual search performance of public space icons by using public bathroom icons as the object of study and icon style and gender differences as variables.A combination of objective eye-tracking measurements and subjective user questionnaire measurements was used to investigate the effects of icon style(faceted and linear icons)and gender differences(male and female)on the visual attention and search efficiency of bathroom icons by analyzing data on gaze latency time,visual search response time,and task correctness.It was found that icon style and gender differences had significant effects on the visual search performance of bathroom icons,with faceted icons outperforming linear icons in visual search performance overall,while womens visual attention to faceted icons and linear icons was more efficient than mens visual search.The results indicate that the study of the visual search performance of public restroom icons based on eye movement is reasonable,and in future icon design for public spaces,designers can adopt faceted icons to promote public recognition and improve visual search performance.Key words:Icon style;Gender differences;Visual search performance;Eye tracking基于眼动的公共卫生间图标视觉搜索绩效研究82述实验结果；Burmistrov等人5通过眼动实验发现与 Xi Tianyang等人的结论相反，他们发现扁平图标的搜索耗时高达一倍，同时伴随任务过程中用户会产生认知负荷。因此，对于扁平图标和拟物图标的搜索绩效仍存在其他干扰因素，需要进行更多的研究；Hsuan Lin6研究了图标的构成和呈现方式等方面，结果显示平面图标优于线条图标，负背景优于正背景；胡莹7研究了图标的构成、形状对用户的视觉注意和舒适度的影响，结果表明相较于其他图标，面性图标和三角形图标更能引起年轻人的视觉注意，而圆形图标则提供更加舒适的视觉体验；张科等人8以工业系统图标为例，研究了图标风格和图标复杂程度对用户视觉搜索绩效的影响，并讨论了相关结果。研究结果显示，复杂图标的搜索绩效高于简单图标，且视觉搜索效率与任务难度呈负相关，即搜索任务越难，效率越低；宫勇9在研究医疗保健图形符号设计时，发现视觉相似性较高会在一定程度上降低图形符号的理解度；胡莹等人10研究了图标风格、呈现方式和年龄差异对用户垃圾分类行为的影响。实验结果显示老年人更倾向于使用拟物垃圾分类图标进行搜索，而年轻人更倾向于使用扁平垃圾分类图标进行搜索；Lindberg 等人11研究了 年龄在2069岁之间的被试者，实验结果表明，图标搜索绩效随年龄增长而降低；邹攀宇12在研究情绪或思维层次时发现，受不同的文化背景和不同教育程度等因素影响，受众对图形符号在表现意义上的解读存在很大程度上的差异；Bovea等人13以循环图标为例研究了不同图标特征对消费者的视觉影响。研究结果显示，性别、年龄和语义距离与视觉影响之间存在显著相关性。综上所述，现有的研究主要从图标风格和呈现方式等方面探讨用户的视觉搜索绩效影响，大部分实验材料以手机图标为例，对于卫生间图标的研究较少。因此，本文将通过眼动实验，以卫生间图标为研究对象，分析男女性别差异和线性图标、面性图标两组变量对卫生间图标视觉搜索的影响。通过分析眼动实验数据和用户主观评价问卷，得出图标风表1 两种类型的图标风格范例类型 线性图标（单色和线条）面性图标（单色和单面）范例表2 视觉潜伏时间数据分析 源 F P T图标风格性别男 性 图标风格女性 图标风格线性图标 性别面性图标 性别66.27244.0120.8270.7580.0010.3760.001*0.001*0.947 0.459 0.398 0.037*4.8293.928-0.0670.9940.8482.113注：*代表 p0.050；*代表 p0.010；*代表 p0.001表3 视觉搜索反应时长数据分析 源 F P T图标风格性别男 性 图标风格女性 图标风格线性图标 性别面性图标 性别3.4630.0502.7470.1130.3980.2800.038*0.69250.009*0.7860.049*0.673-1.768-0.3962.642-0.2731.987-0.423注：*代表 p0.050；*代表 p0.010；*代表 p0.001表5 用户主观测评问卷数据分析 源 F P T图标风格性别男 性 图标风格女性 图标风格线性图标 性别面性图标 性别0.0620.0700.0340.4230.0130.4810.1480.9120.2300.4280.8770.755-1.4660.111-1.226-0.8040.516-0.315注：*代表 p0.050；*代表 p0.010；*代表 p0.001表4 眼动数据的描述性统计结果任务正确率（%）98.67 98.67 97.33 97.33注视潜伏时间（s）视觉搜索反应时长（s）均值标准差均值标准差0.570.572.601.280.560.642.671.130.600.562.931.260.460.382.611.26水平1面性图标 男水平2面性图标 女水平3线性图标 男水平4线性图标 女Forum of Design设计论坛83F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰格和性别差异对卫生间图标视觉搜索的影响因素，为后续设计师在公共空间图标设计方面提供更科学的参考依据。2 实验设计研究采用两组变量（图标风格、性别）进行设计，图标风格包括线性图标和面性图标，性别分为男性和女性，这两个因素组成了22=4种处理水平的组合。每位被试者需要完成与自己性别相对应的两种处理水平的测量任务。图标风格和性别是本实验的自变量，而视觉搜索绩效是因变量。被试者在完成眼动实验后，研究人员对其数据进行统计分析，通过综合分析注视潜伏时间、视觉搜索反应时长和任务正确率这三个指标来评估图标的视觉搜索绩效。图标注视潜伏时间是指被试者从任务开始时到首次看到正确图标的时间，注视潜伏时间的长短代表该图标对被试者吸引力的强弱14。视觉搜索反应时长是指被试者从任务搜索界面出现到用鼠标点击目标图标之间的时间间隔。在视觉搜索任务中，视觉搜索反应时长的长短表明了该图标视觉搜索效率的高低15。任务正确率是指被试者在每次任务中正确选择出卫生间图标的次数占总次数的百分比。实验结束后，每位被试者需要填写一张用户主观评价问卷，该问卷采用样本（5对线性图标，5对面性图标），详见图1。实验材料图标的绘制采用Adobe Illustrator软件完成，图标呈黑色，背景为白色，尺寸为167cm。实验过程中的PPT使用等线字体，字号为56号。2.4 实验过程实验过程详见图2的实验流程图。在任务开始前，引导被试者观看实验操作说明书和注意事项，然后引导被试者进行眼动仪校对。校对成功后，被试者进入实验室内；被试者在电脑前坐下，与屏幕保持40公分的距离，努力保持头部姿势不变，上半身保持直立；被试者在观看实验介绍后，点击PPT空白处开始实验。提示页面中央出现文字：“请找出与您的性别对应的卫生间图标，并在找到后用鼠标点击图标”，页面的显示时间为11秒；提示页面上文字或图片消失后，加号消除记忆页面持续时间1秒，然后页面自动跳转至图标搜索界面；每组图标呈现时间为7秒，被试者需要在这段时间内搜索并点击目标图标；实验结束后，被试者需要填写问卷。被试者完成整个实验任务大约需要100秒。3 实验结果本实验采用眼动仪配套数据处理软件Tobii Pro La以及统计分析软件SPSS对眼动数据进行分析。实验数据主要包括眼动测量指标和主观问卷。眼动数据李克特5点量表来进行用户主观量表测试。问卷共有5个问题，分析被试者在3个方面（对本次任务感兴趣程度、是否遇到过卫生间图标难辨认、面性或线性图标任务难度）的满意度，原问题如下：（1）请评价您对本次任务的兴趣程度（2）您是否遇到过卫生间图标难以辨认的情况（是或否）（3）请评价本次任务的难易程度（4）请评价卫生间线性图标任务的难易程度（5）请评价卫生间面性图标任务的难易程度。2.1 被试参加本次实验的被试者共有42名，其中剔除眼动仪校对失败或数据采样率低于80%的数据，最终有效数据为30个，其中男性15个，女性15个；被试者的学历为本科或研究生，年龄在18-27周岁之间；被试者的视力（裸眼或矫正后）正常，没有色盲或色弱等情况。2.2 实验设备实验场所为齐鲁工业大学艺术设计学院人因工程实验室。实验设备为Tobii glasses 2 眼镜式眼动仪。每次实验开始前，被试者需要进行眼动仪的校准，通过注视校准卡片 上的黑点直至校准成功。2.3 实验材料本次实验选取了20对现有卫生间图标作为初步样本（10对线性图标，10对面性图标），通过网络问卷剔除了复杂度和熟悉度过高的样本，最终保留了10对图1 实验材料图标84的测量指标包括注视潜伏时间、视觉搜索反应时长和任务正确率。3.1 注视潜伏时间对被试者的注视潜伏时间进行了SPSS独立样本T检验，详见表2。实验数据的结果显示图标风格在注视潜伏时间上有显著差异（F=66.272，p0.001），面性图标的注视潜伏时间低于线性图标，这表明面性图标比线性图标更具视觉吸引力，能够更好地吸引用户的视觉注意力；性别对注视潜伏时间影响具有显著差异（F=44.012，p0.05，不具有统计学意义）。3.2 视觉搜索反应时长对视觉搜索反应时长进行SPSS独立样本T检验，详见表3。实验数据结果显示，图标风格对视觉搜索反应时长具有显著影响（F=3.463,P=0.038），其中面性图标的视觉搜索反应时长低于线性图标，表明用户对于面性图标的视觉搜详见表5。根据实验数据结果，图标风格和性别之间的主效应均不具有显著差异，且图标风格和性别之间的交互作用也没有显著差异，表明被试者在主观上对于不同图标风格的识别难度差异不大。在问题2中，有约33.3%的被试者表示遇到过卫生间图标难以辨认的情况，其中男性占20%，女性占13.3%。4 综合分析和结论 4.1 综合分析本文通过眼动实验和主观测评问卷的分析，得出图标风格和性别差异对卫生间图标的视觉搜索绩效具有显著影响。图标风格和性别之间还存在部分交互作用对视觉搜索绩效产生影响。在图标风格上，一方面，实验结果显示面性图标和线性图标的注视潜伏时间存在显著差异。这表明面性图标比线性图标具有更强的视觉吸引力，与Hsuan Lin等人的实验结果存在部分一致，即有背景的面性图标比线性图标更能吸引用户的注意力；另一方面，在视觉搜索反应时长中，面性图标的视觉搜索效率高于线性图标，且面性图标的正确率高于线性图标。此研究结果可以根据Easterby16和 Sanders&McComick17的研究来解释，线性图标相比面性图标具有更多的细节，因此前者的可识别性稍差。图像细节越多，复杂度越高，用户识索时间较短；性别对视觉搜索反应时长的影响不显著（F=0.050,P=0.6925），但性别与图标风格之间存在显著的交互作用；男性在面性图标的视觉搜索时长明显低于线性图标（F=2.747,P=0.009），这表明男性在面性图标的视觉搜索效率较高，而女性对此差异没有统计学上的显著意义（F=0.113,P=0.786）；男性与女性对于线性图标的视觉搜索反应时长具有显著差异（F=0.398,P=0.049)，女性对于线性图标的视觉搜索反应时长低于男性，说明女性在线性图标视觉搜索效率上高于男性。然而，男性与女性在面性图标视觉搜索反应时长上则无显著差异（F=0.280,P=0.673)。3.3 任务正确率任务正确率是指被试者在每次任务中正确选择出与自身性别对应的卫生间图标次数占总次数的百分比。实验结果详见表4的描述性统计，显示面性图标（98.67%）的正确率高于线性图标（97.33%）；其中男性与女性对面性图标的任务正确率均为98.67%，男性与女性对于线性图标的任务正确率均为97.33%；实验结果经过SPSS数据分析，发现不同的图标风格和性别之间没有显著差异。3.4 用户主观测评问卷将问卷评价中问题4与问题5的得分进行SPSS独立样本T检验数据分析，图2 验流程图Forum of Design设计论坛F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰85别过程中会有干扰，增加用户的认知负荷。因此，面性图标的搜索反应时长整体上低于线性图标。性别差异在图标风格的注视潜伏时间和视觉搜索反应时长存在显著差异。一方面，女性对面性图标的注视潜伏时间低于男性，表明面性图标对女性更有吸引力。这一结果可以通过脑科学理论研究解释，女性的大脑两个半球之间的连接性相比男性较强，因此在涉及大脑双侧处理任务（如速度和精确度）时女性表现出一定的优势18。另一方面，男性对面性图标的视觉搜索反应时长低于线性图标，表明男性对面性图标的视觉搜索效率更高；女性对线性图标的视觉搜索反应时长低于男性，表明女性对线性图标的视觉搜索效率高于男性。这种差异可以通过进化论中的狩猎者采集者假设来解释，即男性在视觉加工能力方面上优于女性，而女性在物体识别方面优于男性19，王钰等20人的研究也认为，女性大脑中在视觉区域的活跃度与男性相比,女性却明显弱于男性。4.2 结论首先，面性图标在视觉搜索绩效上优于线性图标，因此更容易被大众识别；其次，在不同图标风格的视觉搜索绩效上，男性与女性存在显著差异。男性对面性图标的视觉搜索效率优于线性图标，而女性在线性图标和面性图标的视觉搜索效率方面没有显著差异；最后，在线性图标的视觉搜索绩效中，男性和女性之间也存在显著差异。女性在线性图标的搜索效率方面优于男性且面性图标对女性具有较高的吸引力。综上所述，面性图标风格在公共卫生间图标中的搜索绩效最佳。作为公共空间图标，该研究结果为其他设计提供了 一定的参考。例如，在医院、商场、公共交通等导视图标中也可以采用面性图标，以提高人们对公共空间图标的视觉搜索绩效。5 结语研究以公共卫生间图标为例，通过眼动追踪实验，探讨了不同图标风格和性别差异对公共空间图标的视觉搜索绩效的影响。结果显示，面性图标在视觉搜索绩效方面优于线性图标，并且女性对于面性图标的视觉注意力和线性图标程,2021,42(12):215-222.11LINDBERG T,NSNEN R,MLLER K.How Age Affects the Speed of Perception of Computer IconsJ.Displays,2006,27(4):170177.12邹攀宇.动态图形设计中图形元素的符号语义建构J.家具与室内装饰,2019(10):114-116.13Bovea M D,Quemades-Beltran P,Perez-Belis V,et al.Options for labelling circular products:Icon design and consumer preferencesJ.Journal of Cleaner Production,2018,202(NOV.20):1253-1263.14王宪宇.拟物化与扁平化两类图标视觉搜索绩效影响因素的研究D.杭州:浙江理工大学,2020.15方浩,陈印超,赵莹等.移动端新闻平台信息设计要素对视觉搜索效率的影响机制J.图书情报工作,2019,63(22):58-67.16EASTERBY R S.The perception of symbols for machine displaysJ.Ergonomics,1970,13(1):149158.17SANDERS M S,MCCORMICK E J.Human Factors in Engineering and DesignM.New York:McGRAW-HILL Book Company,1987.18郭湘闽,吴小童,卢添添等.性别差异与关注偏好基于虚拟眼动感知检测的商业综合体空间使用分析J.建筑学报,2021(S2):112-118.19仝娜,匡神兵.视觉系统中的性别差异J.生物化学与生物物理进展,2021,48(07):779-787.20王珏,刘世清.大学生多媒体阅读的眼动特征与界面设计研究J.现代远距离教育,2018(05):90-96.的搜索效率均高于男性，这些结论为后续设计提供了合理的建议。然而，本次实验存在一些限制。例如，仅研究了 公共空间中的卫生间图标和两种常见的图标风格，未涵盖其他公共空间图标和不同的图标风格。此外，被试者的学历背景和年龄段相对单一，可能导致研究结果存在一定偏差。未来的研究可以进一步探索更多图标风格和年龄差异方面的内容。（责任编辑：肖 佳）参考文献：1方虹博.北方地区城市滨水空间公共服务设施人性化设计J.家具与室内装饰,2018(07):106-107.2李普红,王兴博,丛璐等.基于眼动的语义和视觉图像关系研究J.家具与室内装饰,2021(06):28-33.3刘曦,林靖雨,孙盈昊等.图标维度与辅助元件对短信图标搜索绩效的工效学研究J.人类工效学,2010,16(03):56-58.4XIT,WUX.The Influence of Different Style of Icons on UsersVisual Search in Touch Screen InterfaceJ.Advances in Ergonomics in Design,2018,vol 588:222232.5BURMISTROV I,ZLOKAZOVA T,IZMALKOVA A,Leonova A.Flat Design vs Traditional Design:Comparative Experimental Study J.Lecture Notes in Computer Science,2015:106114.6LIN H,HSIEH Y-C,WU F-G.A Study on the Relationships Between Different Presentation Modes of Graphi-cal Icons and UsersAttentionJ.Computers in Human Behavior,2016(63):218228.7 胡 莹.图 标 设 计 要 素 对 视 觉 注意和舒适度的影响研究J.包装工程,2021,42(06):232-238.8张科,吴晓莉,王小妍.图标风格、复杂程度及任务难度对工业图标视觉搜索的影响J.人类工效学,2021,27(03):13-17+22.9宫勇.基于认知视角的医疗保健图形符号设计研究J.装饰,2018(08):130-131.10胡莹,刘珺.图标呈现形式和年龄差异对垃圾分类行为的影响J.包装工