基于数字搜索任务的认知能力测评和眼动生物特征识别研究

来源 :军事科学院 | 被引量 : 3次 | 上传用户:leon_xu23
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认知能力是指人对信息的提取、加工和存储等综合能力的体现。不同个体具有不同的信息加工方法和能力。认知能力测评衡量的是测评对象对特定信息处理能力的大小,在现代教育、职业规划、特殊人才选拔中都发挥着重要的作用。科学的认知能力测评方法以西方的各种智力量表的提出为标志,由于我国现代教育的发展起步较晚,缺少相应的需求,因此并没有形成独立的测试方法,大多是在现有量表的基础上经过改进形成的。随着科技的进步,人们对大脑的研究越来越重视,基于现代智能设备的认知能力测评方法也在逐步发展,与传统方法相比这种评测方法结果参数更加全面,不仅包括最终的结果,也包括了认知过程中相关信息加工的参数指标结果。随着脑科学的发展,我们对认知能力本质的认识也会越来越深入,因此评测方法也会越来越科学公正。本文基于常见的视觉搜索任务进行了信息搜索能力评测的相关研究,并且结合被试数字搜索过程中相关眼动参数进行了认知加工策略的分析,结果显示被试整体的行为学指标反应时呈正态分布,具有较好的认知能力区分度,可以用于认知能力测评;被试的反应时指标和眼跳距离、注视点注视时间、注视点个数成反比,而眼跳距离反映了被试的搜索模式,注视点注视时间反映了信息加工速度的快慢,说明该测试对象的反应时正确代表了每个被试认知加工能力的大小。除此之外,我们综合被试的反应时和正确率指标拟合了一个新的行为学指标即“最大正确率反应时”,与被试的正确率指标有很强的相关性,且与眼跳距离的负相关性更大,因此它是一种更能反映被试加工策略的行为指标。在针对每道测试题目的具体分析中,我们还发现题目的具体答案对反应时指标与相关眼动指标的相关性有一定程度的影响,因此为了实现更加公平的测试,需要对测试题目的答案数目进行均衡化设计。与传统的身份认证手段相比,基于生物特征的身份认证手段不容易被复制和伪造,也不容易丢失。在现代这个信息化、数字化的世界,身份认证的需求无处不在,而随着科技的发展和生物特征识别技术的成熟,生物特征识别技术的应用也势必会更加广泛。生物特征识别主要分为两种,一种是基于生理特征的识别方法,另一种是基于行为特征的识别方法。其中基于生理特征的识别方法的研究已经比较成熟,许多方法已经得到大量的实际应用,如指纹识别、面部识别、虹膜识别等。虽然生理特征比传统身份认证方法更难伪造、复制,但是在高科技设备的支持下也是可以复制、伪造的。由于生理特征十分稳定,几乎终生不变,也不可以主动更改,因此如果一个人的相关生理特征发生泄漏,将会造成巨大的损失。与生理特征不同的是,即使获取了一个人准确的行为数据,在现有的技术条件下也是不可能复制出一个完全相同的行为模式的。另外,由于某些具体场景的限制,只能进行基于行为特征的身份识别。因此,基于行为特征的身份识别方法也得到了越来越多的重视。现代社会中,随着网络世界在我们生活中所占的比重越来越大,我们与它交互的许多行为都已经被用于生物特征识别的研究,如击键动态、触摸屏操作方式等。除了手部动作之外,眼部动作也是我们与网络世界交互的一个重要方式,国际上关于眼动的研究已进行多年,但是国内关于研究眼动生物特征的研究却还很少。基于目前眼动生物特征识别研究中存在的一些问题,如识别正确率不高,模板老化和眼动仪精度的影响,我们提出了一种新的视觉任务和一种新的眼动生物特征提取方法。为了综合评价我们提出的视觉任务和特征提取方法对眼动生物特征识别结果的影响,我们还基于实验数据计算了三种现有的眼动生物特征识别方法的结果,研究表明,基于我们提出的新的视觉任务的眼动数据,三种现有的眼动生物特征识别方法的识别结果都有不同程度的提高,说明这种视觉任务能够诱发出更复杂的个人眼动信号,且其中包含更多的个人身份信息,有利于眼动生物特征的识别。另外,通过四种不同眼动生物特征识别方法结果的比较,发现我们提出的新的眼动生物特征识别方法识别准确率较高,且受模板老化和眼动仪精度的影响更小,是一种更好的眼动生物特征识别方法。最后,我们还对多眼动特征融合方法进行了探索,发现同类特征融合更容易获得更好的结果,不过如果两类特征识别方法的识别正确率都很高,也容易获得更好的结果。
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