眼動(dòng)技術(shù)測(cè)謊：基于模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)證研究

毛佳靈 張子培 殷明

摘 要｜謊言識(shí)別是刑事偵查中非常重要的一環(huán)，而眼動(dòng)技術(shù)因其高精度和非侵入性等特點(diǎn)，可以作為識(shí)別謊言的有力手段。通過(guò)構(gòu)建模擬盜竊犯罪場(chǎng)景眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)，比較不同被試對(duì)靶刺激與非靶刺激的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，有以下發(fā)現(xiàn)：（1）同一年齡的“有罪”和“無(wú)罪”被試面對(duì)相同刺激類(lèi)型時(shí)，在注視時(shí)間、眼跳距離和瞳孔直徑三組眼動(dòng)數(shù)據(jù)上均有較大差異，產(chǎn)生了分離效應(yīng)；（2）“有罪”被試在面對(duì)不同刺激類(lèi)型時(shí)，在首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、眼跳距離、平均瞳孔大小、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率、回視時(shí)間七組眼動(dòng)數(shù)據(jù)上產(chǎn)生顯著差異，同樣出現(xiàn)分離效應(yīng)。這一結(jié)果為眼動(dòng)測(cè)謊提供了新啟示：通過(guò)整合各種眼動(dòng)指標(biāo)，同時(shí)多重考量被試態(tài)度、刺激順序和環(huán)境多種因素，一定程度上可以有效地區(qū)分出犯罪嫌疑人與無(wú)辜者，從而有力推動(dòng)案件偵查的開(kāi)展。

關(guān)鍵詞｜眼動(dòng)技術(shù)；模擬實(shí)驗(yàn)；有罪與無(wú)罪；測(cè)謊

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1 眼動(dòng)技術(shù)概述

眼睛是人們心靈的窗戶(hù)，是人們感知事物的主要途徑，是人們獲得信息的重要渠道。人們對(duì)信息的處理高度依賴(lài)視覺(jué)，80%～90%的外部信息都由人眼獲?。?］，所以對(duì)人眼的科研工作始終非常有意義。眼球運(yùn)動(dòng)與人們的精神狀態(tài)密切相關(guān)，大腦在接收和處理信息的過(guò)程中，其情緒和認(rèn)知負(fù)載會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而會(huì)直接作用到眼動(dòng)活動(dòng)上?！把蹌?dòng)分析”的主要研究思路就是根據(jù)這一時(shí)期的眼動(dòng)信息，對(duì)被試的認(rèn)知加工情況進(jìn)行判斷。19世紀(jì)［2］人們就已經(jīng)開(kāi)始研究眼動(dòng)行為與心理活動(dòng)之間的關(guān)系。美國(guó)心理學(xué)家賈斯特（Just）、卡朋特（Carpenter）［3］提出了“直接假說(shuō)”（Immediacy Assumption）和“眼腦假說(shuō)”（Eye-mind Assumption）兩種假設(shè)，他們認(rèn)為眼睛活動(dòng)與人類(lèi)的大腦信息處理存在著密切的關(guān)系。所以眼動(dòng)分析法是一個(gè)觀察人腦中認(rèn)知加工過(guò)程的好方法，對(duì)于鑒別謊言的研究有著很好的指導(dǎo)作用。

研究眼動(dòng)行為的主要指標(biāo)包括瞳孔直徑、注視時(shí)間、眼跳距離、注視點(diǎn)軌跡等。瞳孔直徑的變化是研究最多的一個(gè)參數(shù)，它可以直觀地反映出被試者的情緒與精神狀態(tài)的改變；通過(guò)分析注視時(shí)間的長(zhǎng)短能得出被試者對(duì)所呈現(xiàn)的圖片是否熟悉，并可以用來(lái)對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)的各種方式進(jìn)行分析，從而揭示眼睛認(rèn)知加工信息的過(guò)程；眼跳的方位及距離能夠反映出被試者的關(guān)注對(duì)象和視線遷移的過(guò)程；注視點(diǎn)軌跡由多種眼動(dòng)數(shù)據(jù)組合而成，能夠直觀、具體、全面地反映出眼球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和空間特性。通過(guò)對(duì)各種眼動(dòng)指標(biāo)的整合，可以有效地區(qū)分出犯罪嫌疑人與無(wú)辜者，從而有力推動(dòng)案件偵破。

2 眼動(dòng)指標(biāo)研究

早在19世紀(jì)末，研究者就開(kāi)始使用簡(jiǎn)單的儀器來(lái)觀察被試的眼球運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)考察被試的心理活動(dòng)。20世紀(jì)50年代以來(lái)，歐美學(xué)者利用眼動(dòng)追蹤技術(shù)對(duì)注視、回視、眼跳等指標(biāo)做了許多研究。自20世紀(jì)80年代起，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者的諸多實(shí)驗(yàn)以及研究已經(jīng)證實(shí)了通過(guò)考察眼部特征測(cè)謊的可行性，一些眼動(dòng)指標(biāo)如注視、眼跳、眨眼頻率及瞳孔直徑都可作為謊言檢測(cè)的工具，并初步打造出研究范式，有些研究從側(cè)面證實(shí)了某些眼動(dòng)指標(biāo)對(duì)謊言檢測(cè)有重要的參考意義，可以應(yīng)用到謊言檢測(cè)中。

2.1 注視類(lèi)眼動(dòng)指標(biāo)

關(guān)于首視點(diǎn)和首視時(shí)間，首視點(diǎn)是指被試在觀測(cè)目標(biāo)刺激時(shí)首先關(guān)注的區(qū)域，是代表被試注意力最感興趣之處，首視時(shí)間是指被試注意力在該區(qū)域停留的時(shí)間。夏洛特等人（Charlotte et al.，2012）對(duì)被試者看到不同熟悉度人臉的眼動(dòng)行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，人們的首次注視具有很強(qiáng)的認(rèn)知效應(yīng)，首視點(diǎn)反映了被試者對(duì)刺激材料的感興趣程度，首次注視的時(shí)長(zhǎng)與熟悉度之間存在著密切的關(guān)系，對(duì)于熟悉面孔的人們的首次注視時(shí)間更長(zhǎng)［4］?；矁?nèi)爾（Kirchner，2006）又指出，首次注視位置還易受外界環(huán)境因素的影響，包括：刺激材料的新異性（亮度、顏色、與周?chē)h(huán)境的區(qū)別）、活動(dòng)性（移動(dòng)的物體更易引發(fā)注意）和危險(xiǎn)性（如：刀、槍等）等［5］。

關(guān)于注視時(shí)間和注視次數(shù)，從賈斯特和卡朋特提出“直接假說(shuō)”與“眼腦假說(shuō)”開(kāi)始，大量研究顯示，人們對(duì)刺激物的注視時(shí)長(zhǎng)約等于人腦對(duì)信息進(jìn)行認(rèn)知加工的時(shí)間［6］，當(dāng)承受更大的認(rèn)知負(fù)擔(dān)時(shí)，人們的注視時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)。瑞恩等人（Ryan et al.，2013）發(fā)現(xiàn)，被試者看到熟悉人臉相較陌生人臉注視時(shí)間會(huì)明顯增加［7］。Heist J J（2011）等人將明星與陌生人的面部圖片作為刺激物，發(fā)現(xiàn)人們的關(guān)注點(diǎn)更聚集在熟悉面部的內(nèi)部特征（眼睛、鼻子和嘴）以及不熟悉面部的外在特征（臉型、頭發(fā)、膚色等）上［8］。由此可見(jiàn)可以根據(jù)注視時(shí)間的長(zhǎng)短和注視點(diǎn)的分布特點(diǎn)來(lái)判斷被試者對(duì)刺激物的熟悉程度。

關(guān)于注視方向，曼、卡若琳［9］和［10］、奧爾德特［11］（Mann，Carolyn，and Aldert，2010），君迪［12］等人（Jundi et al.，2013）等對(duì)視線接觸是否會(huì)提高測(cè)謊效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，采用視線接觸能夠發(fā)現(xiàn)更多的說(shuō)謊線索，但是其準(zhǔn)確性依然沒(méi)有明顯地超過(guò)對(duì)照組。曼和薩曼塔（Mann and Samanth，2012）在機(jī)場(chǎng)隨機(jī)抽取被試者，對(duì)剛下飛機(jī)旅客的職業(yè)和旅行動(dòng)機(jī)等問(wèn)題展開(kāi)了各種提問(wèn)，并且要求他們分別作出真假兩種答案，但是都沒(méi)有獲得預(yù)期的效果。即便是在實(shí)驗(yàn)室的理想環(huán)境下，對(duì)真話組與假話組的視線指向進(jìn)行采集比對(duì)，依舊沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與謊言之間存在聯(lián)系［13］?？梢钥闯觯?dāng)前階段注視方向這一參數(shù)并不能對(duì)謊言進(jìn)行有效的識(shí)別。

2.2 眼跳類(lèi)眼動(dòng)指標(biāo)

關(guān)于眼跳，沙爾（Schall，2002）提出眼跳是一種快速的注視轉(zhuǎn)移，是將視網(wǎng)膜的中央凹重新定位到視覺(jué)場(chǎng)景中的一個(gè)新點(diǎn)上，以此來(lái)獲得精確而清晰的視覺(jué)［14］。眼跳潛伏期是指從刺激源呈現(xiàn)到眼跳行為開(kāi)始發(fā)生之間的時(shí)間間隔，反映從信息傳入到傳出之間在神經(jīng)中樞進(jìn)行加工的時(shí)間，一般為150～175ms，被試面對(duì)刺激源包含的信息，大腦快速進(jìn)行接收、處理、反應(yīng)，并通過(guò)外部眼跳行為表現(xiàn)。王敬欣（2014）發(fā)現(xiàn)相對(duì)于中性圖片，情緒圖片引起的眼跳潛伏期更長(zhǎng)，被試的選擇性注意會(huì)偏向于情緒性圖片。這從另一方面說(shuō)明通過(guò)對(duì)被試進(jìn)行情緒刺激，眼跳潛伏期可以一定程度反映被試與圖片的熟悉程度。

而眼跳距離，則是指視線從上一個(gè)注視點(diǎn)到下一個(gè)注視點(diǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)，兩個(gè)注視點(diǎn)中間的夾角，該指數(shù)通常用角度來(lái)表示。眼跳距離反映了人們的視覺(jué)處理范圍，波姆、克勞斯、巴特、馬丁內(nèi)斯（Bo-hme et al.，2004）研究表明，當(dāng)人眼接受信息時(shí)，對(duì)于包含信息更多的刺激區(qū)域，眼跳角度傾向于更?。?5］。弗萊等人（Vrij et al.，2014）對(duì)在說(shuō)實(shí)話和說(shuō)謊兩種情況下的眼跳數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，結(jié)果表明，在說(shuō)謊的情況下眼睛跳速率會(huì)更大，但是兩種情況之間的差別具體有多大還需要進(jìn)一步的實(shí)證研究［16］。

2.3 瞳孔類(lèi)眼動(dòng)指標(biāo)

對(duì)瞳孔類(lèi)眼動(dòng)指標(biāo)的研究主要是瞳孔直徑。瞳孔是人眼內(nèi)虹膜中央一個(gè)圓形的孔洞，它是光線進(jìn)入眼睛的主要通道。通過(guò)伸縮虹膜上的平滑肌，能收縮或擴(kuò)大瞳孔的直徑，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入眼睛的光線。瞳孔大小受光線的強(qiáng)弱和一些心理過(guò)程的影響，而且無(wú)法被人的意識(shí)所操控的，因此，瞳孔直徑的大小變化能夠成為測(cè)謊研究的一個(gè)重要指標(biāo)。

瓦爾奇克等人（Walczyk et al.，2012）對(duì)觀看完真實(shí)犯罪視頻的真話組和謊言組人員瞳孔直徑的變化進(jìn)行了采集分析，發(fā)現(xiàn)謊言組人員的平均瞳孔直徑要大得多［17］。普勞德富特等人（Proudfoot J G et al.，2015）驗(yàn)證了人際交流中的瞳孔直徑的測(cè)謊有效性的同時(shí)，還將其開(kāi)發(fā)成了計(jì)算機(jī)程序［18］。弗萊、曼和費(fèi)舍爾（Vrij A，Mann S A，and Fisher ＲP，2008）通過(guò)一場(chǎng)模擬盜竊實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究，得出了“犯罪者”的瞳孔直徑明顯增大，而無(wú)辜被試者瞳孔大小沒(méi)有改變的結(jié)論［19］。麗貝卡·戴爾（Rebecca Dyer，2007）通過(guò)類(lèi)似的模擬犯罪實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在觀察犯罪現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)圖片時(shí)“犯罪者”瞳孔直徑要明顯大于無(wú)辜者，而觀察與犯罪現(xiàn)場(chǎng)無(wú)關(guān)圖片時(shí)，二者的差異不明顯［20］。

國(guó)內(nèi)葉小卉（2008）首先運(yùn)用眼動(dòng)儀作為測(cè)謊儀器，嘗試以瞳孔直徑作為測(cè)謊指標(biāo)，并與 GKT測(cè)謊法相結(jié)合，結(jié)果表明，在 GKT模型中，對(duì)“有罪”被試者的判斷正確性達(dá)到80%，而對(duì)無(wú)辜的判斷正確性達(dá)到100%，證明了認(rèn)識(shí)因素與謊言在 GKT模型中的作用，同時(shí)驗(yàn)證了瞳孔大小可以區(qū)分各種受試者。此外劉遠(yuǎn)（2014）、朱小艷（2018）同樣通過(guò)CKT測(cè)試驗(yàn)證了瞳孔大小等多個(gè)指標(biāo)的匹配性問(wèn)題。

以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，個(gè)體的瞳孔直徑受到認(rèn)知負(fù)載和情感的交互影響，且該數(shù)值的改變不能被人類(lèi)意志所控制，因此，考察瞳孔直徑的變化情況是眼動(dòng)測(cè)謊技術(shù)里最有效和最穩(wěn)定的方法。但瞳孔直徑的大小容易受到外界因素如環(huán)境的明暗情況和被試者疲勞程度等因素的影響，在測(cè)謊時(shí)需要注意控制無(wú)關(guān)變量的一致，避免對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 被試與分組

本實(shí)驗(yàn)共招募被試者33人，所有被試者的視力或矯正視力均正常。其中大一組招募12人，大四組招募12人，教職工組招募9人。33人共分為11組，每3人為一組。小組3人通過(guò)抽簽決定1人扮演小偷，其余被試者均為平民。

3.2 材料與儀器

（1）靶刺激圖片

犯罪現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部的照片、鼠標(biāo)墊上有書(shū)的照片、“受害者”的面部照片、窗臺(tái)上有礦泉水的照片。所有圖片經(jīng)過(guò)統(tǒng)一處理，亮度、對(duì)比度、大小一致，都在顯示器上全屏放映，人物面部表情均為中性。

（2）非靶刺激圖片

針對(duì)每個(gè)靶刺激圖片，匹配1個(gè)與之相似但與模擬犯罪無(wú)關(guān)的圖片（確保被試之前未見(jiàn)過(guò)）。

（3）數(shù)據(jù)的采集與分析

實(shí)驗(yàn)采用Eyelink Portable Duo型眼動(dòng)儀（加拿大SR Research公司）對(duì)被試進(jìn)行眼動(dòng)測(cè)量、跟蹤、數(shù)據(jù)記錄和采集，實(shí)驗(yàn)刺激程序采用Experiment Builder軟件進(jìn)行編寫(xiě)，所獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Data Viwer編輯導(dǎo)出后，使用Spass進(jìn)行分析。比較“有罪”與“無(wú)罪”被試者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)選擇方差分析法，自變量為“有罪”或“無(wú)罪”，因變量為被試者的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，分析方法選擇精確檢驗(yàn)。比較“有罪”被試者對(duì)靶刺激與非靶刺激的反應(yīng)區(qū)別時(shí)選擇單樣本t檢驗(yàn)。比較大一和大四教職工三組組間數(shù)據(jù)差異時(shí)，選擇單因素ANOVA檢驗(yàn)。

3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為兩階段。

階段1：預(yù)備實(shí)驗(yàn)

被試者按分組到達(dá)實(shí)驗(yàn)室外，通過(guò)抽簽決定小偷和平民的身份，以及進(jìn)入“犯罪現(xiàn)場(chǎng)”的順序，3人中一人扮演小偷，其余人員均為平民。例如甲抽到的簽為“平民&1”，表示他的身份是平民，第一個(gè)進(jìn)入“犯罪現(xiàn)場(chǎng)”；乙抽到的簽為“小偷&3”，則他的身份是小偷，第三個(gè)進(jìn)入“犯罪現(xiàn)場(chǎng)”。犯罪現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)放置一張長(zhǎng)桌，一名正在玩手機(jī)的“受害者”坐在其中一端，在桌子一角隨機(jī)地將一本書(shū)放置在鼠標(biāo)墊上。所有被試者均需要環(huán)繞“犯罪現(xiàn)場(chǎng)”兩周，確保對(duì)環(huán)境有充分的印象，小偷還需要在不被“受害者”發(fā)現(xiàn)的前提下伺機(jī)將書(shū)偷走。所有被試者均在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前告知實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)全程禁止交流。

階段2：正式實(shí)驗(yàn)

為了獲得眼睛位置的準(zhǔn)確記錄，需要在開(kāi)始前要對(duì)眼動(dòng)儀進(jìn)行校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)過(guò)程中，被試需要將視線隨著屏幕上出現(xiàn)的注視點(diǎn)“+”一起移動(dòng)，若校準(zhǔn)結(jié)果符合，則可以進(jìn)入下一步實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，被試需要通過(guò)鍵盤(pán)上的“1”和“2”來(lái)選擇自己對(duì)出現(xiàn)的圖片有無(wú)印象。被試者不論身份是小偷還是平民，均需要誠(chéng)實(shí)回答問(wèn)題。

電腦會(huì)按照隨機(jī)順序呈現(xiàn)出幾張圖片，分別是：犯罪現(xiàn)場(chǎng)的照片、與犯罪現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相似的照片，鼠標(biāo)墊上有書(shū)的照片、鼠標(biāo)墊上書(shū)被拿走以后的照片（放在左、右手邊桌子的照片均會(huì)呈現(xiàn)），在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)放的書(shū)的照片、另一本用于對(duì)照的書(shū)的照片。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 觀察“有罪”組與“無(wú)罪”組的眼動(dòng)數(shù)據(jù)比較

實(shí)驗(yàn)共采集了33人的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，其中一人數(shù)據(jù)無(wú)效予以排除，實(shí)際共采集到32人的有效數(shù)據(jù)。在有效數(shù)據(jù)中選取首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、眼跳距離、平均瞳孔大小、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率、回視時(shí)間的參數(shù)進(jìn)行比較。測(cè)試整體結(jié)果如表2所示。

4.1.1 “有罪組”和“無(wú)罪組”的比較

（1）差異顯著指標(biāo)

“有罪”的被試者較“無(wú)罪”的被試者，在三個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異顯著，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別：平均總注視時(shí)間減?。╬<0.001），平均首次注視時(shí)間增加（p<0.05），平均回視時(shí)間減少（p<0.001）。

第一，在平均總注視時(shí)間上，“有罪”被試組顯著低于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減?。╬<0.001）；

第二，在平均首次注視時(shí)間上，“有罪”被試組顯著大于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)增加（p<0.05）；

第三，在平均回視時(shí)間上，“有罪”被試組顯著少于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減少（p<0.001）；

研究表明，“有罪”的被試在平均總注視時(shí)間、平均首次注視時(shí)間、平均回視時(shí)間三個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別。具體數(shù)據(jù)分析如下：

（2）差異不顯著指標(biāo)

對(duì)比飾演小偷的“有罪”組和飾演平民的“無(wú)罪”組對(duì)呈現(xiàn)圖片在眼跳距離、平均瞳孔大小、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率等數(shù)據(jù)，差別均不明顯，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0.05）。

4.1.2 不同樣本群體中“有罪組”和“無(wú)罪組”的比較

（1）差異顯著指標(biāo)

進(jìn)一步比較大一組、大四組、教職工組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

①大一組“有罪”的被試者較“無(wú)罪”的被試者，在三個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，差異顯著，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別：平均總注視時(shí)間減?。╬<0.05），平均瞳孔直徑增加（p<0.05），平均回視時(shí)間減少（p<0.001）。

第一，在平均總注視時(shí)間上，大一組“有罪”被試組顯著低于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減?。╬<0.05）；

第二，在平均瞳孔直徑上，大一組“有罪”被試組顯著大于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)增加（p<0.05）；

第三，在平均回視時(shí)間上，大一組“有罪”被試組顯著少于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減少（p<0.001）；

研究確認(rèn)，大一組“有罪”的被試在平均總注視時(shí)間、平均瞳孔直徑、平均回視時(shí)間三個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別。具體數(shù)據(jù)分析如下：

②大四組“有罪”的被試者較“無(wú)罪”的被試者，在兩個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別：平均總注視時(shí)間減少（p<0.001），平均回視時(shí)間減少（p<0.001）。

第一，在平均總注視時(shí)間上，大四組“有罪”被試組顯著低于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減小（p<0.001）；

第二，在平均回視時(shí)間上，大四組“有罪”被試組顯著少于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減少（p<0.001）；

研究表明，大四組“有罪”的被試在平均總注視時(shí)間、平均回視時(shí)間兩個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別。具體數(shù)據(jù)分析如下：

③教職工組“有罪”的被試者較“無(wú)罪”的被試者，在四個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別：首次注視時(shí)間減少（p<0.001），總注視時(shí)間減少（p<0.001），平均瞳孔直徑減少（p<0.05），平均回視時(shí)間減少（p<0.001）。

第一，平均首次注視時(shí)間，教職工組“有罪”被試組顯著小于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減少（p<0.001）；

第二，平均總注視時(shí)間，教職工組“有罪”被試組顯著小于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減少（p<0.001）；

第三，平均瞳孔直徑，教職工組“有罪”被試組顯著小于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減少（p<0.05）；

第四，平均回視時(shí)間，教職工組“有罪”被試組顯著少于“無(wú)罪”被試，并且達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著標(biāo)準(zhǔn)減少（p<0.001）。

（2）差異不顯著指標(biāo)

對(duì)比大一組“有罪”的被試者和“無(wú)罪”的被試者對(duì)呈現(xiàn)圖片在首次注視時(shí)間、眼跳距離、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率，差別不明顯，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0.05）。

對(duì)比大四組“有罪”的被試者和“無(wú)罪”的被試者對(duì)呈現(xiàn)圖片在首次注視時(shí)間、眼跳距離、平均瞳孔直徑、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率，差別均不明顯，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0.05）。

對(duì)比教職工組“有罪”的被試者和“無(wú)罪”的被試者對(duì)呈現(xiàn)圖片在平均眼跳距離、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率，差別不明顯，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0.05）。

4.2 比較大一組、大四組、教職工組對(duì)刺激的眼動(dòng)參數(shù)

在實(shí)驗(yàn)實(shí)際采集的32人有效眼動(dòng)數(shù)據(jù)中，按照大一、大四、教職工的分組，選取首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、眼跳距離、平均瞳孔大小、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率、回視時(shí)間的參數(shù)進(jìn)行比較。測(cè)試整體結(jié)果如表15所示。

平均首次注視時(shí)間差異顯著（p<0.01），教職工最小，大四組最大；平均總注視時(shí)間差異顯著（p<0.01），大一組最小，大四組最大；平均眼跳距離差異顯著（p<0.01），大四組最小，教職工組最大；平均瞳孔直徑差異顯著（p<0.01），教職工組最小，大四組最大；所有注視點(diǎn)平均注視時(shí)間差異顯著（p<0.01），大一組最小，大四組最大；平均再注視比率差異顯著，大一組最小，教職工組最大；平均回視時(shí)間差異顯著（p<0.01），大一組最小，教職工組最大。

4.3 比較“有罪”被試者觀看靶刺激與非靶刺激時(shí)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)

在實(shí)驗(yàn)實(shí)際采集的32人有效眼動(dòng)數(shù)據(jù)中，篩選出飾演小偷的“有罪”被試者的眼動(dòng)數(shù)據(jù)。選取首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、眼跳距離、平均瞳孔大小、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率、回視時(shí)間等眼動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較。測(cè)試整體結(jié)果如表18所示。

對(duì)比“有罪”者觀看靶刺激與觀看非靶刺激時(shí)的眼動(dòng)參數(shù)，平均首次注視時(shí)間減少（p<0.01），平均總注視時(shí)間減少（p<0.01），平均眼跳距離減?。╬<0.01），平均瞳孔直徑減?。╬<0.01），所有注視點(diǎn)平均注視時(shí)間減小（p<0.01），平均再注視比率減?。╬<0.01），平均回視時(shí)間增加（p<0.01）。

5 結(jié)論

（1）結(jié)論一

對(duì)比“有罪”與“無(wú)罪”被試，前者在平均總注視時(shí)間、平均首次注視時(shí)間、平均回視時(shí)間三個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)明顯，能夠有效區(qū)分出“有罪”和“無(wú)罪”的差別。

（2）結(jié)論二

對(duì)比大一組、大四組、教職工組，三組組間數(shù)據(jù)在首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、眼跳距離、平均瞳孔大小、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率、回視時(shí)間七個(gè)指標(biāo)全部存在顯著性差異。說(shuō)明眼動(dòng)數(shù)據(jù)受年齡、社會(huì)經(jīng)歷等因素影響較大。

（3）結(jié)論三

對(duì)比“有罪”被試者觀看靶刺激與非靶刺激時(shí)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)在首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、眼跳距離、平均瞳孔大小、所有注視點(diǎn)注視平均時(shí)間、再注視比率、回視時(shí)間七個(gè)指標(biāo)全部存在顯著性差異。被試者對(duì)非靶刺激認(rèn)知加工時(shí)間長(zhǎng)，表現(xiàn)為注視時(shí)間更長(zhǎng)、平均瞳孔直徑更大、再注視比率更高，對(duì)靶刺激更為關(guān)注，表現(xiàn)為眼跳距離更小、回視時(shí)間更長(zhǎng)。這說(shuō)明視覺(jué)加工過(guò)程中，被試者會(huì)根據(jù)感興趣的刺激特征，調(diào)整自己的注視和注意力分配方式，直接影響到眼動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)果的不同。

6 討論

6.1 結(jié)論分析

本文以某學(xué)院為案例地，基于視覺(jué)注意機(jī)制與“認(rèn)知—情感—行為”理論，運(yùn)用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)和問(wèn)卷調(diào)查相結(jié)合的研究方法，通過(guò)不同角色分組量化與眼動(dòng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)不同人群之間、同一人群面對(duì)不同的刺激類(lèi)型，注視時(shí)間、眼跳距離、瞳孔直徑等眼動(dòng)數(shù)據(jù)均有較大差異，發(fā)生了分離效應(yīng)。由此得出結(jié)論：眼動(dòng)技術(shù)對(duì)于“有罪”與“無(wú)罪”有一定的區(qū)分作用，具有很大的研究意義。

（1）年齡對(duì)眼動(dòng)特征產(chǎn)生不同影響，在實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)在年齡越大，總注視時(shí)間、回視時(shí)間、眼跳距離等變長(zhǎng)，但首注視時(shí)間、平均瞳孔直徑變小，這初步反映不同年齡階段的被試認(rèn)知和心理成熟度存在差異，引發(fā)視覺(jué)的注意程度不同。年齡較大被試心理過(guò)程較為復(fù)雜，相應(yīng)眼部活動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，相同刺激對(duì)其作用效果會(huì)相應(yīng)減弱。

（2）角色對(duì)眼動(dòng)特征產(chǎn)生不同影響，“有罪”被試相較于“無(wú)罪”被試多了盜竊的過(guò)程，則相應(yīng)在其大腦中產(chǎn)生不同的認(rèn)知活動(dòng)，當(dāng)相應(yīng)刺激呈現(xiàn)時(shí)，反饋到“有罪”被試的大腦會(huì)引發(fā)更為復(fù)雜的信息分析、加工活動(dòng)并喚醒相應(yīng)情緒，表現(xiàn)為害怕、擔(dān)心、恐懼等，而“無(wú)罪”被試的大腦僅進(jìn)行初步的記憶提取活動(dòng)，情緒較為平靜穩(wěn)定，因而其外在表現(xiàn)為個(gè)體的眼部指標(biāo)如平均總注視時(shí)間、平均首次注視時(shí)間、平均回視時(shí)間有較大差異。

（3）刺激對(duì)眼動(dòng)特征產(chǎn)生不同影響，對(duì)于“無(wú)罪”被試而言，靶刺激無(wú)法喚醒其生理情緒，也無(wú)法調(diào)動(dòng)大腦進(jìn)行深層次加工。而對(duì)于“有罪”被試而言，靶刺激能夠觸發(fā)其對(duì)之前盜竊行為的深刻記憶，無(wú)論是在情緒還是大腦加工上，都能激活個(gè)體生理狀態(tài)，表現(xiàn)為眼動(dòng)狀態(tài)的活躍。

6.2 偏差分析

對(duì)比相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)，如瞳孔直徑等一些原本應(yīng)該顯示出區(qū)別的數(shù)據(jù)，在本次實(shí)驗(yàn)中僅在部分被試者中發(fā)現(xiàn)了顯著性差異，與理想情況之間存在很大偏差。經(jīng)過(guò)反思總結(jié)，認(rèn)為可能是以下幾個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成了影響。

（1）被試者對(duì)待實(shí)驗(yàn)的認(rèn)真程度影響實(shí)驗(yàn)效果數(shù)據(jù)的獲取。有些人可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)非常認(rèn)真，而另一些人可能缺乏興趣，未仔細(xì)觀察現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，無(wú)法發(fā)現(xiàn)靶刺激與非靶刺激的區(qū)別，導(dǎo)致兩者結(jié)果近似；又比如被試者見(jiàn)到圖片在選擇是否有印象時(shí)，未經(jīng)過(guò)充分思索隨意選擇答案，時(shí)間太短導(dǎo)致眼動(dòng)儀未能捕捉到有價(jià)值的信息。大四組的被試者實(shí)驗(yàn)效果較差，只有兩組數(shù)據(jù)出現(xiàn)了顯著性差異，很大一部分都是這個(gè)原因。

因此，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮認(rèn)真程度對(duì)實(shí)驗(yàn)的潛在影響，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以增強(qiáng)樂(lè)趣元素，重視場(chǎng)景布置，豐富視覺(jué)效果，設(shè)計(jì)一些獎(jiǎng)勵(lì)或者懲罰機(jī)制，以吸引被試的視覺(jué)注意，放大實(shí)驗(yàn)效果。

（2）圖片的呈現(xiàn)順序可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，被試者需要連續(xù)對(duì)多張圖片是否有印象做出選擇，但是前面出現(xiàn)的圖片可能對(duì)后面的圖片起到提示作用，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“圖片先行效應(yīng)”。因此被試者即使在“犯罪現(xiàn)場(chǎng)”未見(jiàn)到相關(guān)場(chǎng)景，但前面見(jiàn)過(guò)的圖片也可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被不自覺(jué)地回憶起來(lái)，給他們產(chǎn)生一定熟悉感進(jìn)而影響他們的反應(yīng)和表現(xiàn)，這也意味著眼動(dòng)參數(shù)有被影響的可能，反映出的認(rèn)知結(jié)果可能存在偏差。

為了減少這種影響，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要小心控制被試者的情境和先前的接觸，對(duì)圖片的呈現(xiàn)順序要進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，并且增添迷惑項(xiàng)、干擾項(xiàng)，減少被試者能獲得的提示甚至提供錯(cuò)誤的提示。此外還可以在每次圖片測(cè)試之前設(shè)立較長(zhǎng)的間隔時(shí)間，并采取一些干擾記憶的方法，例如背誦和跳繩等，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

（3）眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果還會(huì)受到多種因素的影響。如強(qiáng)光會(huì)刺激受試者的視網(wǎng)膜，導(dǎo)致瞳孔直徑偏小、眨眼頻率偏高，而昏暗的環(huán)境會(huì)影響受試者的視覺(jué)敏感性，使注視時(shí)間偏大；現(xiàn)場(chǎng)的噪聲干擾則會(huì)影響被試者的情緒和注意力，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；此外現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的色彩、氛圍，被觀看物體的活動(dòng)性、危險(xiǎn)性等因素都有可能使數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。

被試者的個(gè)人因素也會(huì)對(duì)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。這一點(diǎn)在教職工組的情況比較明顯，招募的教職工多為中年保潔人員，接受學(xué)習(xí)相對(duì)較慢，需要更多時(shí)間做出反應(yīng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和電腦使用比較陌生，選擇是否有印象時(shí)需要低頭按鍵盤(pán)，這直接表現(xiàn)為總注視時(shí)間和眼跳距離比其他兩組更長(zhǎng)。

最后，受試者的誠(chéng)實(shí)性也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。本實(shí)驗(yàn)僅模擬了被試者誠(chéng)實(shí)回答的情況，但實(shí)戰(zhàn)中犯罪嫌疑人大都會(huì)有所隱瞞、企圖逃避偵查，而說(shuō)謊會(huì)大幅提高被試者的認(rèn)知負(fù)荷，造成情緒的波動(dòng)，與理想情況下的眼動(dòng)數(shù)據(jù)必然有所區(qū)別。

因此，以后在設(shè)計(jì)和實(shí)施眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要嚴(yán)格控制好變量，盡量在相似的場(chǎng)景開(kāi)展實(shí)驗(yàn)；充分考慮被試者的個(gè)人因素，針對(duì)不同人群制定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析方法，挑選對(duì)照組時(shí)要盡量保持一致；同時(shí)實(shí)戰(zhàn)中要與訊問(wèn)相結(jié)合，考慮到犯罪嫌疑人的心理狀態(tài)，可以引導(dǎo)受試者感受到焦慮、恐懼情緒，實(shí)驗(yàn)前有保留地展示已有證據(jù)、講解政策，攻破心理防線，提高嫌疑人的誠(chéng)實(shí)回答率。

參考文獻(xiàn)

［1］武媛媛．眼動(dòng)跟蹤技術(shù)研究［D］．西安：西安電子科技大學(xué)，2009．

［2］Porterfield，William．A Treatise on the Eye，the Manner and Phaenomena of Vision［M］．1759．

［3］孟凡騫．眼動(dòng)指標(biāo)的認(rèn)知含義與測(cè)謊價(jià)值［J］．心理技術(shù)與應(yīng)用，2015（7）：26-29．

［4］Schwedes C，Wentura D．The Ｒevealing Glance：Eye gaze Behavior to Concealed Information［J］．Memory ＆ Cognition，2012，40（4）：642-651．

［5］Kirchner H．Ultra-rapid object detection with saccadiceye movements：visual processing speed revisited［J］．VisionResearch，2006，46（11）：1762-1776．

［6］Just M A Carpenter PA inference processes during reading：Re-flections from eye fixation［M］// Senders J M．Fisher D F，Monly R A．Eye movements and the higher psychological functions．Hills-dale．IN J：Erbaum，1978．

［7］Ryan J D，Hannula D．The Obligatory Effects of Memory on Eye Movements［J］．Memory，2013，15（2）：508-525．

［8］Heisz J J，Ryan J D．The Effects of Prior Exposure on Face Processing in Younger and Older Adults［J］．Frontiers in Aging Neuroscience，2011，3（40）：15．

［9］Mann S，Vrij A，Bull R．Looking through the Eyes of an Accurate Lie Detector［J］．Journal of Credibility Assessment and Witness Psychology，2006，7（1）：1-16．

［10］Carolyn M，Darrin J．Who Told You That？ Uncovering the Source of Believed Cues to Deception［J］．International Journal of Psychological Studies，2014，15（6）：322-332．

［11］Aldert Vrij．“Look into my eyes”：Can An Instruction to Maintain Eye Contact Facilitate Lie Detection［J］．Psychology，Crime & Law，2010，16（4）：327-348．

［12］Jundi S，Vrij A，Mann S，et al．Who Should I Look At Eye Contact During Collective Interviewing as A Cue to Deceit［J］．Psychology Crime & Law，2013，19（8）：661-671．

［13］Mann，Samantha．The Direction of Deception：Neuro-Linguistic Programming as A Lie Detection Tool［J］．Journal of Police & Criminal Psychology，2012，27（2）：160-166．

［14］Schall J D．The neural selection and control of sac-cades by the frontal eye field［J］．Philosophical Transactions of the Royal Society B：Biological Sciences，2002，357（1424）：1073-1082

［15］Bohme M，Krause C，Barth E，et al．Eye movement predictions enhanced by saccade detection Brain Inspired Cognitive Systems［M］．Stirling：University of stirling，2004．

［16］Vrij A，Oliveira J，Hammond A，et al．Saccadic Eye Movement Rate as A Cue to Deceit［J］．Journal of Applied Research in Memory & Cognition，2014，4（1）：15-19．

［17］Walczyk，Jeffrey J．LIE Detection by Inducing Cognitive Load：Eye Movements and Other Cues to the False Answers of “Witnesses” to Crimes［J］．Criminal Jus- tice & Behavior，2012，39（4）：887-909．

［18］Proudfoot J G，Jenkins J L，Burgoon J K，et al．Deception Is in The Eye of The Communicator：Investigating Pupil Diameter Variations in Automated Deception Detection interviews［C］// Intelligence and Security Informatics（ISI），2015 IEEE International Conference on．IEEE，2015：97-102．

［19］Vrij A，Mann S A，F(xiàn)isher R P，et al．Increasing Cognitive Load to Facilitate Lie Detection：The Benefit of Recalling An Event in Reverse Order［J］．Law & Human Behavior，2008，32（3）：253-265．

［20］Rebecca Dyer．Are You Lying to Me？ Using Nonverbal Cues to Detect Deception［J］．Haverford College，2007，12（1）：22-24．

Eye-movement Technique for Lie Detection： An Empirical Study Based on Simulated Experiments

Mao Jialing1，2 Zhang Zipei1 Yin Ming1

1. Jiangsu Police Institute， Nanjing;

2. Nanjing University of Information Science and Technology， Nanjing

Abstract： Lie recognition is a significant part of Criminal Investigation， and eye movement technology can be used as a powerful means to identify lies because of its high-precision and non-invasive characteristics.? By constructing a simulated theft crime scene eye movement experiment and comparing the eye movement data of different subjects on target and non target stimuli， it was found that：

（1） when “guilty” and “innocent” subjects of the same age face the same stimulus type， there are significant differences in the eye movement data of three groups： fixation time， eye skip distance， and pupil diameter， resulting in a separation effect; （2） When facing different types of stimuli， “guilty” subjects showed significant differences in the first fixation time， total fixation time， eye skip distance， average pupil size， average fixation time at all fixation points， re fixation ratio， and return time of seven groups of eye movement data， and also showed separation effects. This result provides a new enlightenment for eye movement lie detection： by integrating various eye movement indicators， and considering multiple factors such as subjects' attitudes， stimulation order and environment， it can effectively distinguish suspect and innocent people to a certain extent， thus effectively promoting the development of case investigation.

Key words： Eye-tracking technology; Simulated experiments; Guilt and innocence; Lie detection