安全標(biāo)志排列順序的視覺注意特征研究*

景國(guó)勛，孫妍琳，蔣 方

(1.河南理工大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000； 2.安陽(yáng)工學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000)

0 引言

人們能夠識(shí)別并感受警告信號(hào)傳達(dá)的危險(xiǎn)信號(hào)，從而引導(dǎo)其自身行動(dòng)[1]，但當(dāng)安全要素比較復(fù)雜時(shí)，不利于作業(yè)人員掌握安全信息[2]，且公共場(chǎng)所和生產(chǎn)場(chǎng)所安全標(biāo)志設(shè)置順序混亂，是造成事故的重要因素[3]。因此，安全標(biāo)志位置設(shè)置十分重要。

目前，針對(duì)安全標(biāo)志排列順序設(shè)置存在爭(zhēng)議。關(guān)于多個(gè)安全標(biāo)志排列組合，周丹等[3]提出煤礦井下安全標(biāo)志設(shè)置存在不合理現(xiàn)象。此外，多安全標(biāo)志排列標(biāo)準(zhǔn)也存在不一致的問題，《安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則》(GB 2894—2008)[4]規(guī)定，多個(gè)標(biāo)志同時(shí)放置時(shí)，應(yīng)按警告、禁止、指示、提示等順序進(jìn)行放置；《用人單位職業(yè)病危害告知與警示標(biāo)識(shí)管理規(guī)范》(安監(jiān)總廳安健〔2014〕111號(hào))[5]第30條規(guī)定，多個(gè)警示標(biāo)識(shí)同時(shí)設(shè)置時(shí)，應(yīng)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(xiàn)有文獻(xiàn)沒有從視覺注意特征方面對(duì)多安全標(biāo)志排列進(jìn)行研究。

胡祎程等[6]采用問卷法探討標(biāo)志特征與使用者對(duì)標(biāo)識(shí)的認(rèn)識(shí)性；李林娜[7]通過問卷調(diào)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(biāo)志設(shè)置在同一煤礦場(chǎng)景中研究合理位置，以增強(qiáng)安全標(biāo)志顯著性；李世波等[9]通過問卷調(diào)查研究關(guān)注度、危險(xiǎn)感知、安全提示、安全知識(shí)、安全意識(shí)、安全習(xí)慣6個(gè)指標(biāo)對(duì)煤礦場(chǎng)員工對(duì)安全標(biāo)志理解的影響。上述針對(duì)安全標(biāo)志的研究大多采用調(diào)查問卷的形式，主要以單個(gè)安全標(biāo)志識(shí)別性研究為主，缺乏多個(gè)安全標(biāo)志位置設(shè)置對(duì)識(shí)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，而視覺信息系統(tǒng)又具有直接性、自然性和雙向性[10]。眼動(dòng)追蹤技術(shù)可以記錄眼睛的活動(dòng)軌跡，其結(jié)果可以準(zhǔn)確反映人的選擇。基于此，本文以安全標(biāo)志的排列順序?yàn)樽宰兞浚肊yelinkⅡ眼動(dòng)儀研究多安全標(biāo)志組合的視覺注意特征。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本文實(shí)驗(yàn)由Experiment Builder編寫，眼動(dòng)數(shù)據(jù)由加拿大SR研究公司研制的Eyelink Ⅱ眼動(dòng)儀測(cè)量。Eyelink Ⅱ眼動(dòng)儀具有高分辨率(<0.005°)、低噪聲(<0.01 RMS)等優(yōu)點(diǎn)，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(jù)工程學(xué)原理設(shè)計(jì)，具有輕便耐用、可與大多數(shù)眼睛或隱形眼鏡兼容，易于設(shè)置、校準(zhǔn)和確認(rèn)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)操作反饋等優(yōu)勢(shì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)被試

為保證數(shù)據(jù)樣本的統(tǒng)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(wú)色盲色弱情況，且實(shí)驗(yàn)前禁止飲酒和劇烈運(yùn)動(dòng)。

1.3 實(shí)驗(yàn)素材

選用自《安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則》(GB 2894—2008)[4]現(xiàn)行安全標(biāo)志，通過詢問法選出4張易識(shí)別標(biāo)志，即禁止標(biāo)志、警告標(biāo)志、指令標(biāo)志、提示標(biāo)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(jìn)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(jìn)行標(biāo)號(hào)，如表1所示。

圖1 安全標(biāo)志Fig.1 Selection of safety signs

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1)宣讀實(shí)驗(yàn)過程。向被試介紹實(shí)驗(yàn)過程及注意事項(xiàng)，使其正確理解實(shí)驗(yàn)并遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)則。

2)校準(zhǔn)。開啟程序，為被試數(shù)據(jù)文件夾命名，被試帶上實(shí)驗(yàn)頭盔，坐在距離屏幕0.60 m處，平視電腦屏幕中央，在被試機(jī)上采用9點(diǎn)校準(zhǔn)法進(jìn)行校準(zhǔn)。

3)正式實(shí)驗(yàn)。每位被試先進(jìn)行橫向24組實(shí)驗(yàn)測(cè)試，休息10 min后測(cè)試縱向24組實(shí)驗(yàn)圖片。每組圖片隨機(jī)播放，每張圖片播放時(shí)長(zhǎng)8 000 ms，每組實(shí)驗(yàn)圖片中插入空白屏，避免上一張圖片的影響。

4)實(shí)驗(yàn)過程。被試在實(shí)驗(yàn)過程中不需要進(jìn)行任何決定或判斷，所有圖片觀看完成后即實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

5)實(shí)驗(yàn)完成。實(shí)驗(yàn)完成后數(shù)據(jù)自動(dòng)保存至文件夾，整個(gè)實(shí)驗(yàn)控制在20 min以內(nèi)。

1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及導(dǎo)出

興趣區(qū)(Area of Interest,AOI)是視覺刺激的目標(biāo)區(qū)域，是分析眼動(dòng)結(jié)果的基本單位[11]。本文實(shí)驗(yàn)將每組圖片的設(shè)置位置作為1個(gè)興趣區(qū)，保證不同實(shí)驗(yàn)組興趣區(qū)面積相同，并將每組實(shí)驗(yàn)圖片從最左和最上進(jìn)行興趣區(qū)Ⅰ～Ⅳ編號(hào)，不同編號(hào)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(duì)特定區(qū)域所消耗的精力大小與潛在心理動(dòng)機(jī)可通過眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)[12-14]。本文實(shí)驗(yàn)從興趣區(qū)中提取眼動(dòng)數(shù)據(jù)，包括首次注視時(shí)間(First Fixation Time,FFT)和平均注視時(shí)間(IA Dwell Time,IDT),利用SPSS在置信度為95%的條件下進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，并用origin繪圖。

表1 排列順序Table 1 Arrangement order

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(shí)間，被試者對(duì)于某個(gè)目標(biāo)的FFT越小，該目標(biāo)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(gè)注視點(diǎn)停留時(shí)間，反映場(chǎng)景中更能吸引注意的區(qū)域。將眼睛注視時(shí)間信息與位置信息相結(jié)合，可得到注視順序。

同組不同位置及禁止標(biāo)志FFT描述統(tǒng)計(jì)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(gè)位置與位置Ⅱ進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，見表3，配對(duì)1～7被試觀看不同位置的Sig(雙尾)遠(yuǎn)小于0.05，達(dá)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(duì)最短。

由表2可知，禁止標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)偏差分別為140.47，156.05，349.97，175.61 ms；禁止標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)偏差分別為472.60，247.47，415.09，564.18 ms，無(wú)論橫向排列還是縱向排列,位于位置Ⅱ的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差均較小。由表3可知，

表2 同組不同位置及禁止標(biāo)志FFT描述統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics on FFT description of different positions and prohibition sign in same group ms

所有標(biāo)志位置Ⅱ平均首次注視時(shí)長(zhǎng)橫、縱存在顯著性差異，而禁止標(biāo)志位于位置Ⅱ時(shí)橫、縱對(duì)比無(wú)顯著性差異(p<0.05具有差異性，p<0.01差異性更顯著)。

眼動(dòng)軌跡將注視時(shí)間與順序生成注視序列，從而利用可視化進(jìn)行展現(xiàn)，能夠反映環(huán)境中視覺吸引力較強(qiáng)的元素以及視覺搜索軌跡。被試眼動(dòng)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(shù)據(jù)信息直觀展現(xiàn)出來(lái)。

2.2 IDT分析

眼動(dòng)軌跡能夠顯示被試眼睛正在注視的位置，當(dāng)進(jìn)行觀察時(shí)，總是將視線無(wú)意的集中在固定區(qū)域的某一部分上，其規(guī)律可以反映被試的視覺加工特點(diǎn)。各區(qū)域注意分布程度可通過測(cè)量注視持續(xù)時(shí)間得到，IDT可以顯示特定部位固定時(shí)間的平均長(zhǎng)度[16]，通過比較AOI的平均注視持續(xù)時(shí)間，得到最受關(guān)注區(qū)域。

按照禁止標(biāo)志放置位置分為4組，不同位置IDT數(shù)據(jù)分析見表4。由表4可知，禁止標(biāo)志橫向、縱向位于位置Ⅱ的IDT均較高。禁止標(biāo)志位于不同位置IDT配對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)比見表5。由表5可知，配對(duì)樣本t檢驗(yàn)橫向位置Ⅱ?qū)M向位于位置Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ在顯著水平為0.05時(shí)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(shè)，即認(rèn)為位置Ⅰ，Ⅳ對(duì)IDT有顯著影響；位置Ⅲ大于0.05，認(rèn)為位置Ⅲ對(duì)IDT沒有顯著影響，但通過平均值的比對(duì)可知，位置Ⅱ的IDT高于位置Ⅲ?？v向位置Ⅱ?qū)v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(shè)，認(rèn)為位置Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ對(duì)IDT有顯著影響。由表5可知，將橫向與縱向位置Ⅱ、禁止標(biāo)志位于位置Ⅱ時(shí)的IDT進(jìn)行對(duì)比可知，2種配對(duì)p值均大于0.05，可見橫縱排列方式對(duì)標(biāo)志的IDT并無(wú)影響。

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

圖2 被試眼動(dòng)軌跡Fig.2 Eye movement trajectory of subjects

所有組別禁止標(biāo)志的IDT如圖3所示。由圖3可知，橫向排列時(shí)禁止標(biāo)志的IDT除trial 22，23較低外，其他實(shí)驗(yàn)組均比較平均，縱向排列中trial 2，11較其他實(shí)驗(yàn)組高，trial 12較其他實(shí)驗(yàn)組略低，橫向縱向IDT國(guó)標(biāo)組均高于平均值，職業(yè)安全衛(wèi)生組低于平均值。

表4 禁止標(biāo)志位于不同位置IDT數(shù)據(jù)分析Table 4 Analysis of IDT data for different locations of prohibition sign

表5 禁止標(biāo)志位于不同位置IDT配對(duì)樣本t檢驗(yàn)Table 5 Paired-sample t-test for IDT with different locations of prohibition sign

圖3 禁止標(biāo)志IDTFig.3 Prohibition sign IDT

3 討論

標(biāo)志是可脫離語(yǔ)言文字傳遞信息的有效手段[17]，安全標(biāo)志不同排列順序，會(huì)影響標(biāo)志的受注意程度和受注意順序。IDT和FFT在本文實(shí)驗(yàn)中作為安全標(biāo)志受注意程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，F(xiàn)FT越短、IDT越長(zhǎng)，則受關(guān)注程度越高。

由表2中FFT數(shù)據(jù)可知，位置不同，對(duì)首次注視時(shí)間有顯著影響(p<0.05)，橫向、縱向排列位置Ⅱ的FFT相對(duì)較短，最先引起被試注意。人們閱讀時(shí)眼睛一般從左到右掃視，平穩(wěn)經(jīng)過注視點(diǎn)，偶爾從右向左回視[18]，當(dāng)閱讀圖片時(shí)，會(huì)因圖片內(nèi)某些要素的顏色形狀不同影響觀看順序。本文實(shí)驗(yàn)顯示，被試注意到圖片中心后，橫向排列時(shí)從左向右閱讀圖片，縱向排列時(shí)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(shí)，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(shí)別。

紅色作為警示色，在安全標(biāo)志中能夠迅速被人的眼球捕捉到，李琳娜[7]研究發(fā)現(xiàn)紅色是最吸引人眼球的背景顏色。而本文實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，禁止標(biāo)志位于位置Ⅱ相比于其他標(biāo)志更能吸引被試的注意力；當(dāng)禁止標(biāo)志位于位置Ⅱ時(shí)，其首次注視時(shí)間相對(duì)其他標(biāo)志較短。IDT結(jié)果表明，當(dāng)安全標(biāo)志在橫向、縱向排列時(shí)，禁止標(biāo)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(biāo)志不同實(shí)驗(yàn)組的IDT柱狀圖可以看出，橫向排列禁止標(biāo)志IDT的trial 22，23偏低，其中禁止標(biāo)志排在兩側(cè)，縱向排列禁止標(biāo)志IDT中trial 2,6,11,14高于其他組，其中除11外2,6,14 3項(xiàng)禁止標(biāo)志均在位置Ⅱ，且橫向、縱向國(guó)標(biāo)實(shí)驗(yàn)組trial 14均高于職業(yè)安全衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)組trial 22。被試更關(guān)注于中間偏左、中間偏上位置，相對(duì)于其他位置，在該區(qū)域具有的信息會(huì)被接收更多，說(shuō)明順序因素同樣對(duì)注視時(shí)間有一定影響。

王俊雅[19]在探究圖書館應(yīng)急疏散標(biāo)志時(shí)，同樣得出被試更關(guān)注中間和中間偏上位置的結(jié)論。所以在沒有充分時(shí)間閱讀多個(gè)安全標(biāo)志時(shí)，需要讓場(chǎng)所人員能夠及時(shí)注意到限制度更高的安全標(biāo)志，規(guī)范自己的行為，應(yīng)將重要的標(biāo)志在橫向排列時(shí)置于中部偏左處，在縱向排列時(shí)置于中部偏上處。

4 結(jié)論

1)無(wú)論橫向還是縱向排列，安全標(biāo)志在第Ⅱ位置時(shí)FFT相對(duì)較短，安全標(biāo)志按照位置Ⅱ，Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ依次進(jìn)行閱讀。

2)安全標(biāo)志在位置Ⅱ時(shí)IDT相對(duì)較長(zhǎng)，禁止標(biāo)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(duì)IDT并無(wú)顯著影響，而對(duì)FFT的影響在禁止標(biāo)志位于位置Ⅱ時(shí)可消除。

4)多個(gè)安全標(biāo)志組合排列時(shí)，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(yīng)放置較為重要的安全標(biāo)志，而國(guó)標(biāo)的順序具有更高的識(shí)別性。