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近红外-眼动仪同步方案


多模态测量是利用时间戳的方式,将测得的两种生理指标数据在时间上同步。Brite MK II近红外光谱仪与Tobii眼动仪的同步方法主要分为硬件同步和软件同步两种方案

一、NIRS-眼动同步测量的优势

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首先,近红外光谱仪和眼动仪都是相对便宜、便携、易于操作的实验仪器。因为NIRS和头戴式眼动仪对受试者的动作幅度包容度比较大,所以在实验测量中可以让被试保持一个舒适的姿态,具有较高的生态效度。另外,近红外光谱仪与眼动仪进行同步测量,更便于将注视行为与对应脑区的活动联系起来,利用眼动数据来解释在非常短时间的事件(例如自然阅读过程中的注视事件)的血液动力学响应。

二、技术方案

1、软件同步

主要通过多模态软件eventIDE实现,在eventIDE中插入两个控件分别用于采集NIRS和眼动信号,并且eventIDE除了可以采集数据还可以呈现刺激;这里的控件可以根据现有的实验仪器进行定制,所以eventIDE支持所有型号的眼动仪和近红外光谱仪。软件同步的精度取决于近红外光谱仪的采样频率,如近红外光谱仪设置采样率为150Hz的可实现的同步精度为<7ms。 同时,eventIDE还可以对眼动数据进行实时分析。

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2、硬件同步

E-Prime与Tobii 眼动仪和Tobii Pro Lab可以实现通信和交互。当运行E-Prime刺激呈现时,E-Prime会管理被试校准并向Pro Lab发送指令控制记录的开始和结束,同时将相关的实验设计信息传输到Pro Lab。通过E-prime程序编写刺激呈现和打标程序。而且,Brite近红外光谱仪的采集软件同样实现了与E-prime的通信互联。

如图6,眼动数据的实时标记是利用E-Prime直接发送到采集软件Tobii Pro Lab。而近红外数据的实时标记则可以通过两种

方案实现:

1)利用Brite配套的打标设备Portasync,Portasync可通过并口线连接到运行E-prime程序的刺激电脑。在E-prime程序中编写打标语句,在程序运行时就会向Portasync发送实时标记,而Portasync则可以通过蓝牙像近红外数据采集软件Oxysoft发送标记。这种方案需要准备两台电脑,并且刺激呈现和眼动数据采集的电脑需要有并口,此外,利用Portasync打标会存在一定的时间误差。

2)利用Brite采集软件Oxysoft与E-prime的通信功能,也可以实现同步标记。将Oxysoft软件添加到计算机注册表中,就可以实现E-prime程序直接向Oxysoft发送标记。这种方案时间误差可以忽略不计,但是需要在同一台电脑上同时运行E-prime程序、Tobii Prolab采集软件和Oxysoft采集软件,对于电脑的配置要求较高。

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三、系统特点

近红外-眼动追踪同步方案特点:

(1)Brite 具有便携可穿戴的特点,同时具有高信号质量的特点,可以在自然环境下使用并且信号不受环境影响;

(2)本系统可以实现近红外光谱仪和眼动仪的精确同步,最佳效果可实现同步精度<7ms。

关键词:

多模态测量 Brite Tobii眼动仪 近红外 E-Prime 近红外光谱仪 近红外眼动同步

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