视觉搜索

设计艺术研究 DESIGN RESEARCH Vol.14 No.2 202450管乐宁 GUAN Lening 李亚军 LI Y ajun 南京理工大学，江苏南京210094 （Nanjing University of Science and T echnology，210094 Nanjing Jiangsu）11摘要：图像的维度差异会对用户的信息获取及视觉交互效率产生一定程度的影响，以导视地图界面设计为例，建立三种不同维度的地图样本，利用眼动追踪实验收集用户搜索指定目标时的眼动数据进行分析，同时基于SUS系统可用性量表收集用户主观感受数据。

结合定性与定量方法，比较分析了不同维度的地图呈现下用户的视觉搜索效率高低与规律差异，结果表明：在2D的呈现方式下，用户的综合搜索效率最高，而随着界面维度的升高，用户的搜索行为因受到透视因素干扰，综合搜索效率逐渐降低。

关键词：眼动追踪；视觉搜索；导视地图；界面设计Abstract: The dimensional difference of images will have a certain degree of impact on the user's information acquisition and visual interaction efficiency. This paper takes guide map interface design as an example, establishes map samples of three different dimensions, uses eye tracking experiment to collect the eye movement data of users searching for a specifi ed target for analysis, and collects user's subjective feeling data based on the SUS system usability scale. Combining qualitative and quantitative methods, this paper compares and analyzes the user visual search effi ciency and rule differences in map presentation with different dimensions. The results show that user comprehensive search effi ciency is the highest in 2D presentation mode, while with the increase of interface dimension, the user's search behavior is affected by perspective factors, and the comprehensive search effi ciency gradually decreases.Key words: eye tracking ； visual search ； guide map ；interface design 中图分类号：TB472 文献标识码：A doi：10.3963/j.issn.2095-0705.2024.02.011一、引言2.5D 图像作为一种具备3D 效果的二维表现手法，近年来在界面设计中饱受青睐。

实验1 视觉搜索中的非对称性实验目的通过对开口圆和封闭圆分别进行视觉搜索，了解视觉搜索中非对称性现象。

实验原理视觉搜索的实验范式是了解视觉注意机制的一种途径。

典型的视觉搜索任务要求被试在由干扰项和靶子组成的刺激系列中搜索靶子, 当反应时不依赖于干扰项数量变化时，为平行搜索。

最有效的搜索条件是：靶子具有单一的显特征，且干扰项都是同质的。

当反应时随干扰项数量的变化而变化时, 为低效搜索，即系列搜索。

最低效的搜索条件是：靶子和干扰项具有相同的基本特征，且干扰项是异质的。

视觉搜索的非对称现象Neisser(1963)首先发现了视觉搜索的非对称现象。

所谓视觉搜索的非对称是指:在若干个甲类项目（干扰项）中搜索一个乙类项目（靶子），与在同样的乙类项目（干扰项）中搜索一个甲类项目（靶子），两者的搜索速度有显著差异，即出现非对称现象。

在特征搜索和联合搜索中，都存在搜索的非对称现象。

实验解释：Treisman认为，在（b）中搜索Q，只需判断画面中有无一竖线，就可作出反应，不必考虑竖线在哪个位置或与哪个圆相交。

这种搜索属前注意加工的快速过程，是以平行方式实现的。

然而，在（a）中搜索O，则需要对画面上的每个项目依次扫描，以判断哪个圆不与竖线相交，需要将注意依次集中于有关的位置。

这种搜索属集中注意阶段的慢速加工，是以系列方式实现的。

前注意阶段的加工原则是表征“特征有”，而不表征“特征无”。

颜色、运动、方向、凹面、封闭的拓扑特征，都是视觉系统进行前注意加工的基本特征，在搜索具有这些基本视觉特征的靶子时, 显示容量效应可以忽略（即进行平行加工）。

思考题：1、本实验有几种实验条件？2、你知道什么是图形的拓扑特征？能和大家讲一讲吗？3、尝试解释实验结果。

4、本实验为一教学演示实验，如果为一个真正的实验程序，你认为合理吗？应该做哪些改进？说说你的实验设计？实验报告写作要求：严格按照发表文章的格式写，包括引言、实验材料和程序、结果、讨论、参考文献等。

视觉搜索技术的发展随着人工智能的快速发展，视觉搜索技术也逐渐成为了人们研究和探索的焦点。

视觉搜索技术是指以图像为输入，通过计算机算法实现对图像的理解、分类和搜索的过程。

随着互联网上图像数据不断增加，视觉搜索技术的应用场景也更加广泛，从商品搜索到安全监控，从医学诊断到军事侦查，都有着广泛的应用。

目前，视觉搜索技术的发展主要分为以下几个方向：图像识别、图像检索、图像跟踪等。

其中图像识别是视觉搜索技术的核心方向，其实现方法主要有基于手工特征和深度学习的两种方式。

基于手工特征的图像识别算法原理是先通过预处理算法提取图片的特征信息，再通过分类器对图片进行分类。

这种方法由于需要进行手工特征选择和预处理，因此对算法工程师的专业能力要求较高，但较为成熟。

在基于手工特征的方法中，SIFT、SURF、HOG等特征点以及BoW、VLAD、Fisher Vector等描述子是比较常用的特征算法。

基于手工特征的算法其优点是精度高，不受对图像的变形等影响，但缺点是需要预处理以及对特征的选取要求比较高。

深度学习是近年来视觉搜索技术发展的重要方向。

深度学习算法以深度神经网络（Deep Neural Network，DNN）为主要构成元素，在计算机视觉领域，卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）已经成为主流的图像识别模型。

CNN通过卷积层、池化层、全连接层等模块构成，有效地提取并表示出图像的特征信息。

受益于深度学习的思想和算法，图像识别的精度和效率得到极大的提高，特别是在大规模数据训练和端到端的模型训练等算法上，深度学习具有明显优势。

除了图像识别外，图像检索也是视觉搜索技术的重要应用方向。

图像检索是指通过一个参考图像，在数据库中检索出与之相似的一批图像。

图像检索常用的方法有基于内容的图像检索和基于用户反馈的图像检索两种。

基于内容的图像检索是指通过分析图像的内容信息，将图像转化为一个具有语义信息的特征向量，然后通过比较向量的相似性，来检索出相似的图像。

视觉搜索范式流程
一、实验设计阶段
1.确定实验目的
（1）确定视觉搜索实验的具体研究目的
2.制定实验方案
（1）设计实验的基本结构和流程
（2）确定实验中所使用的视觉搜索任务类型
二、实验材料准备
1.选择实验材料
（1）确定实验中所使用的图像或视频材料
2.处理实验材料
（1）对实验材料进行预处理，如裁剪、压缩等
三、实验设置阶段
1.确定实验条件
（1）确定实验的不同条件，如目标特征、背景等
2.设定实验参数
（1）设定实验中的各项参数，如目标大小、复杂度等四、实验执行阶段
1.实验指导
（1）给被试说明实验任务和操作流程
2.实验进行
（1）让被试按照实验要求进行视觉搜索任务3.数据记录
（1）记录被试的搜索反应时间和准确率等数据
五、数据分析阶段
1.数据清洗
（1）对实验数据进行清洗和筛选
2.数据处理
（1）进行数据统计和分析
3.结果解读
（1）分析实验结果，得出结论和解释
六、实验总结阶段
1.总结实验结果
（1）总结实验的主要发现和结果
2.讨论和展望
（1）分析实验的局限性和改进空间
（2）展望未来的研究方向。

视觉搜索中的非对称性实验报告10心理学一班陆洋100305054014 摘要：本实验主要是验证被试在进行视觉搜索的过程中，封闭圆与开口圆分别为靶子时，被试的反应时间的不同，以及对两种情况下封闭与开口程度不同的时候，对靶子的反应时间长短的影响关键词：视觉搜索、靶子、开口圆、封闭圆引言：本实验通过对封闭圆和开口圆分别进行视觉搜索，了解视觉搜索中的非对称性现象非对称性搜索是指在若干个甲类项目（干扰项）中找到一个乙类项目（靶子），与从同样的若干个乙类项目（干扰项）中找到一个甲类项目（靶子），两者的搜索速度有显著差异，出现非对称现象。

也就是说，当甲乙两类项目互易靶子或干扰项的角色时，搜索所需时间不同。

非对称搜索是指在甲项目中搜索乙项目或在乙项目中搜索甲项目所用的时间不一样。

关于非对称性搜索，Treisman八十年代以来做了很多相关实验，其中，在以三角形和角分别为靶项目的实验中，搜索三角形所用的时间小于搜索角所用的时间。

这在一定程度上暗示了封闭性的拓扑性质是前注意加工的特征。

而ulesz（1981）根据他的质地分离实验结果否定封闭性是前注意加工的特征。

他认为自由线段的终端或终端子（terminater）是前注意加工的特征。

直线与角都有两个终端子，而三角形没有终端子。

如果要用终端子来说明上述三角形和角的搜索非对称性，那就意味着，从有终端子的干扰项中搜索无终端子的靶子要快于相反的条件。

而Treisman在以封闭圆和开口圆作为靶项目的实验中，搜索封闭圆要比开口圆慢。

这似乎否认了封闭性的拓扑性质是前注意加工的特征。

Treisman对于这两个互相矛盾的实验结果的解释是：设想三角形可能在某个其他的简单特征上有别于角或线段。

开口圆具有的线段终端可在前注意阶段被觉察，因此开口圆可被快速搜索；而封闭性可看作封闭程度的连续体，可在不同程度上被封闭圆和开口圆共有，当二者差别大时（开口比例为1/2），封闭圆较易搜索，而开口小时搜索就慢。

1.快速序列视觉呈现任务(rapid serial visual presentation task, RSVP )在快速序列视觉呈现任务中，给被试呈现一系列视觉序列刺激，每个序列包括大约20个刺激(字母，词语，数字，图片等)，呈现速率为每秒6-20个刺激。

序列中通常包括两个靶刺激，其余的为分心刺激。

在某些情况下，为突出靶刺激，常以不同于其他项目的颜色或形态呈现。

每个刺激物呈现在计算机屏幕上的同一位置，前一个消失后出现下一个刺激，每个刺激呈现时间相等，约100ms左右。

第一个靶子(T1)出现位置大约在第4至第11位，第二个靶子(T2)出现在T1后的第一个位置(Lag 1)至第9个位置(Lag 9) o RSVP分为单任务和双任务。

在单任务中，要求被试忽略T1而正确识别T2，这时对每个位置的T2判断正确率在95%以上(Shapiro }Caldwell&Sorensen} 1997)。

双任务要求被试正确判断T1,并且正确判断T2。

当T2出现在T1后200-SOOms时间间隔时(Lag 2至Lag 5)对识别T2的正确率显著降低了，即注意瞬脱(attentional blink, AB)现象。

图1-3呈现了RSVP一个序列的示例。

目前，认知加工的两阶段模型通常用来解释双任务中发生的注意瞬脱现象。

该模型认为，对一个刺激的加工包括两个阶段:第一阶段是平行加工阶段，即序列中的所有分心物和靶子都得到最初的察觉和编码，为下一阶段的加工做准备;第二阶段是系列加工阶段，只有被要求识别的项目才能进入这一阶段。

在第二阶段的加工过程中，T1, T2被精细加工，并且被转移巩固进入短时记忆中。

由于短时记忆的容易有限，在给定时间中只能对有限刺激进行加工。

因此，只有T1的系列加工完成了，才能对T2进行系列加工。

当T2出现在T1后200-SOOms间隔内，由于T1的系列加工还未完成，所以T2被延迟在平行加工阶段，得不到精细加工，所以对T2判断的正确率下降，注意瞬脱现象产生了(Chun & Potter, 1995;张明&王凌云，2009)。

视觉注意与视觉搜索机制之间的关系视觉注意和视觉搜索是人类视觉系统中两个重要的认知过程，它们在感知和信息处理中起着至关重要的角色。

视觉注意是指人们在感知过程中选择性地关注特定的信息，以快速处理感知输入；而视觉搜索是一个目标驱动的过程，人们通过搜索特定目标物体或特征来获取所需信息。

虽然视觉注意和视觉搜索有时会被认为是相互独立的过程，但事实上它们之间存在密切的关系。

视觉注意和视觉搜索机制之间的关系可以从不同的角度来理解。

首先，视觉注意可以调控视觉搜索的效率。

视觉搜索是一个耗时的过程，而视觉注意能够通过调整注意的焦点和范围来改变搜索的效率。

通过引导注意流向目标物体或特定区域，我们可以更快速地检测到目标，提高搜寻效率。

例如，在一个视觉搜索任务中，如果目标是一个红色的圆圈，而背景是绿色的正方形，我们会更容易、更快速地找到目标，因为我们的注意被引导到红色和圆形特征上。

因此，视觉注意在视觉搜索中起到了关键的作用，能够提高搜索的准确性和效率。

其次，视觉搜索可以引发视觉注意的调控。

视觉搜索通常涉及到对目标的主动寻找，而这个寻找的过程会引发视觉注意的调控。

当我们主动寻找目标时，我们会注意到我们感兴趣的特定特征，例如目标的颜色、形状或方向。

这就意味着我们的视觉注意会根据搜索目标的特征进行调整，以快速检测到目标。

例如，如果我们要找到一个绿色的三角形，我们会主动关注绿色和三角形特征，而忽略其他无关的信息。

因此，视觉搜索可以触发视觉注意的调控，帮助我们更好地定位感兴趣的目标。

此外，视觉注意和视觉搜索还可以相互协调，共同作用。

在复杂的视觉环境中，我们需要同时处理多个信息和目标。

视觉注意和视觉搜索的协调作用可以帮助我们有效地选择性处理感兴趣的信息，并忽略其他无关的干扰。

这种协调作用可以在不同层次上发生。

例如，视觉搜索可以引发局部的视觉注意，选择性地关注目标的特征；而视觉注意可以引导全局的视觉搜索，在整个视野范围内寻找目标。

通过视觉注意和视觉搜索的协调作用，我们能够更快速、准确地处理视觉输入，提高感知和认知的效率。

视觉搜索中的非对称性实验报告1.引言非对称性搜索是指在若干个甲类项目（干扰项）中找到一个乙类项目（靶子），与从同样的若干个乙类项目（干扰项）中找到一个甲类项目（靶子），两者的搜索速度有显著差异，出现非对称现象。

也就是说，当甲乙两类项目互易靶子或干扰项的角色时，搜索所需时间不同。

Neisser (1963) 首先发现并研究了视觉搜索的非对称现象。

典型的搜索非对称的实验由Treisman 设计。

Treisman自八十年代以来进行了一系列非对称性搜索实验，其中拓扑特征与非拓扑特征的非对称性是较为复杂的一种，而且结果也不确定。

Treisman应用封闭圆和开口圆做靶子分别进行视觉搜索的实验。

以封闭圆和开口圆作为靶子，开口的大小分成三种，分别占圆周长的1/2，1/4和1/8。

实验结果发现对这两类靶子的搜索存在着强烈的非对称性，开口圆的搜索是快速的，基本不受开口大小和干扰项数目的影响；但是，封闭圆的搜索却是较慢的、系列的。

总体上，开口圆的搜索要快于封闭圆的搜索。

本实验通过对封闭圆和开口圆分别做靶子进行视觉搜索实验，来了解视觉搜索中的非对称性现象以及封闭性这一拓扑特征在前注意加工中的作用。

2.方法2.1 被试某师范大学心理学院本科生19名。

2.2器材计算机及PsyTech心理实验系统，选择视觉搜索中的非对称性实验。

2.3实验材料：靶子：开口圆或封闭圆。

开口大小：三种，1/2、1/4、1/8（指开口占圆周长的比例）。

画面大小：干扰项的数目，1个、6个、12个。

2.4实验设计采用3×3×2×2的组内设计。

自变量一：画面大小A，即干扰项的数目，其中A1=1，A2=6，A3=12；自变量二：开口大小B，即开口占圆周长的比例，其中B1=1/2，B2=1/4，B3=1/8；自变量三：是否开口C，其中C1=开口圆，C2=闭口圆；自变量四：有无靶子D；其中D1=有靶子，D2=无靶子。

因变量为反应时间。

视觉搜索的名词解释视觉搜索，顾名思义，是一种通过观察和解读视觉图像进行搜索的方式。

它是人工智能(AI)领域中的一个重要研究方向，旨在使计算机能够理解和识别图像中的内容，并根据此内容提供相关信息或结果。

随着技术的不断发展，视觉搜索正逐渐成为人们实现自然、便捷的信息检索方式之一。

视觉搜索主要依赖于计算机视觉技术的进展，该技术旨在使计算机能够像人类一样理解和解释图像。

在视觉搜索中，计算机需要通过图像识别、内容分析和语义理解等技术来识别图像中的对象、场景、颜色等特征，并将这些信息与用户的查询进行匹配，从而提供最符合要求的搜索结果。

为了实现视觉搜索，计算机需要经过一系列步骤。

首先，它需要对图像进行预处理，包括图像的降噪、去除不相关的背景信息等。

然后，计算机会使用图像识别技术来提取图像中的关键特征，例如物体的形状、颜色、纹理等。

接下来，计算机会将这些特征与事先建立的图像数据库进行比对，并找出与查询最相似的图像。

最后，计算机会基于相似度排序搜索结果，并将最相关的图像展示给用户。

视觉搜索的应用非常广泛。

其中之一是在电子商务行业的商品搜索中。

企业和消费者可以使用视觉搜索来查找他们感兴趣的商品。

例如，当用户看到一件喜欢的服装或鞋子时，可以通过拍摄或上传相应的图像，然后使用视觉搜索引擎来找到类似的商品或相同品牌的其他款式。

这种方式不仅方便了用户，也提高了在线购物的效率。

此外，视觉搜索还在旅游和旅行行业得到了广泛应用。

当用户在旅途中看到一座漂亮的风景或者一个有趣的建筑物时，他们可以使用视觉搜索来获取更多相关的信息。

通过拍摄或者上传图片，用户可以获得与该景点相关的历史、介绍、评论等内容，也可以查看其他旅行者分享的类似图片。

这样，用户能够更好地了解和规划自己的旅行。

除了商业应用，视觉搜索也在科学研究和医学诊断方面发挥着重要作用。

科学家可以利用视觉搜索来分析和识别天文图像中的恒星、星系等天体。

医生和医学图像师则可以使用视觉搜索来帮助他们识别和分析医学影像，例如X光、MRI等。

视觉搜索中的非对称性实验报告1.引言非对称性搜索是指在若干个甲类项目（干扰项）中找到一个乙类项目（靶子），与从同样的若干个乙类项目（干扰项）中找到一个甲类项目（靶子），两者的搜索速度有显著差异，出现非对称现象。

也就是说，当甲乙两类项目互易靶子或干扰项的角色时，搜索所需时间不同。

Neisser (1963)首先发现并研究了视觉搜索的非对称现象。

典型的搜索非对称的实验由Treisman设计。

Treisman自八十年代以来进行了一系列非对称性搜索实验，其中拓扑特征与非拓扑特征的非对称性是较为复杂的一种，而且结果也不确定。

Treisman应用封闭圆和开口圆做靶子分别进行视觉搜索的实验。

以封闭圆和开口圆作为靶子，开口的大小分成三种，分别占圆周长的1/2 ， 1/4 和 1/8 。

实验结果发现对这两类靶子的搜索存在着强烈的非对称性，开口圆的搜索是快速的，基本不受开口大小和干扰项数目的影响；但是，封闭圆的搜索却是较慢的、系列的。

总体上，开口圆的搜索要快于封闭圆的搜索。

本实验通过对封闭圆和开口圆分别做靶子进行视觉搜索实验，来了解视觉搜索中的非对称性现象以及封闭性这一拓扑特征在前注意加工中的作用。

2.方法2.1被试某师范大学心理学院本科生19 名。

2.2器材计算机及PsyTech 心理实验系统，选择视觉搜索中的非对称性实验。

2.3 实验材料：靶子：开口圆或封闭圆。

开口大小：三种，1/2 、 1/4 、1/8 （指开口占圆周长的比例）。

画面大小：干扰项的数目，1个、 6个、 12个。

2.4 实验设计采用 3× 3×2× 2的组内设计。

自变量一：画面大小A，即干扰项的数目，其中A1=1， A2=6， A3=12；自变量二：开口大小B，即开口占圆周长的比例，其中B1=1/2 ， B2=1/4 ， B3=1/8 ；自变量三：是否开口C，其中 C1=开口圆， C2=闭口圆；自变量四：有无靶子D；其中 D1=有靶子， D2=无靶子。