本发明涉及人因工程技术领域，尤其涉及一种基于眼动数据的用户帮助信息自动触发装置及方法。
背景技术：
当前，人机交互过程中系统信息显示的驱动主要包括任务驱动模式和用户主动驱动两种模式。在任务驱动模式中，用户预期完成的任务流程驱动各个环节的信息显示次序和持续时间，如在个人电子邮箱系统，用户在执行发送E-mail过程中，当用户执行某特定操作环节的子任务完成后，系统在任务驱动下会显示下一子任务对应的交互界面及信息；在用户主动驱动过程中，用户在执行任务、环境及系统状态的综合感知和判断决策基础上，会通过特定操作以实现特定信息的显示和读取，如在个人电子邮箱系统中，用户在执行发送E-mail过程中，如用户需要对邮件内容中的特定词组语义进行确认时，会主动进行系统切换及系列的后续操作，通过网络或特定的信息系统实现该词组语义信息的显示和读取。
上述两种主要的信息显示驱动模式对于信息的显示会存在如下的问题：(1)用户帮助信息，在信息系统设计和开发过程中，很难自动化的集成到特定的任务执行环节过程中，因此，任务很难驱动用户帮助信息的触发显示；(2)用户主动驱动模式中，当用户执行的为复杂人机交互任务，用户精神负荷和认知负荷较高的情况下，用户主动驱动帮信息显示的效率并不高，且会对主任务形成干扰，进而影 响用户的操作体验。
技术实现要素：
鉴于上述技术问题，本发明旨在提供一种基于眼动数据的用户帮助信息自动触发装置及方法，提高特定信息显示的效率和效果，改善用户的信息系统使用体验。
本发明解决上述技术问题的主要技术方案如下：
一种基于眼动数据的用户帮助信息自动触发装置，其特征在于，包括：
眼动跟踪装置，用于采集用户的眼动轨迹并生成眼动数据序列；
自动触发模块，设置于一操作系统中且与所述眼动跟踪装置连接，以接收并根据所述眼动数据序列计算用户眼睛实时移动距离，
若所述用户眼睛实时移动距离连续N次小于等于一预设的阈值距离，则所述自动触发模块向所述操作系统发送信息显示信号；以及
显示终端，与所述自动触发模块连接，以接受并根据所述信息显示信号，呈现用户帮助信息；
其中，所述N为正整数。
优选的，所述眼动跟踪装置为便携式眼动跟踪器。
优选的，所述显示终端为一信息显示屏。
优选的，所述眼动跟踪装置与所述自动触发模块之间通过信号线或控制线连接；所述自动触发模块与所述信息显示终端之间通过信号线或控制线连接。
一种基于眼动数据的用户帮助信息自动触发方法，基于上述用户帮助信息自动触发装置，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、所述眼动跟踪装置采集用户眼动轨迹并生成眼动数据序列；
步骤2、所述自动触发模块接收并根据所述眼动数据序列计算用户眼睛实时移动距离，并判断所述用户眼睛实时移动距离与预设的阈值距离之间的大小关系；
步骤3、若所述用户眼睛实时移动距离连续N次小于等于所述预设的阈值距离，则所述自动触发模块向所述操作系统发送信息显示信号；
步骤4、所显示终端接收并根据所述信息显示信号，呈现用户帮助信息；
上述步骤1还包括：生成所述眼动数据序列后，若检测到所述眼动数据序列异常，则重新采集用户眼动轨迹。
其中，N为正整数；
在所述步骤1中，生成的所述眼动数据为数据序列
{(x1,y1),(x2,y2),...,(xi,yi),...}，其中，x为所述用户眼动轨迹中每个点的横坐标，y为所述用户眼动轨迹中每个点的纵坐标，且i为正整数；
在所述步骤2中，所述自动触发模块根据所述眼动数据序列采用下列公式计算得出所述用户眼睛实时移动距离：
i＝1,2,…以及所述预设的阈值距离为ε；
在所述步骤3中，设置计数变量N＝0，并依据如下规则对N进行计算：
当Δi≤ε，i＝1,2,…，则N＝N+1；当Δi＞ε，则N＝0；
当Δi+1≤ε，i＝1,2,…，则N＝N+1；当Δi+1＞ε，则N＝0；
当N＞10，则所述自动触发模块向所述操作系统发送信息显示信 号。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明装置及方法可应用于眼动轨迹数据分析和评估用户的认知负荷实时动态变化情况，本发明装置及方法客观、对主要任务侵入性低，且本发明与控制对象人机系统相对独立，可移植性好，显著改善人机交互的适配性，提高特定信息显示的效率和效果，改善用户的信息系统使用体验。
附图说明
参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为基于眼动数据的用户帮助信息自动触发装置示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。当然除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
图1为基于眼动数据的用户帮助信息自动触发装置示意图，本发明装置包括眼动跟踪装置、自动触发模块和显示终端，通过一电源供电。其中，眼动跟踪装置，用于采集用户的眼动数据；自动触发模块，设置于一操作系统中与所述眼动跟踪装置连接，以接收并根据所述眼动数据计算用户眼睛实时移动距离；显示终端，与所述自动触发模块连接，以根据所述信息显示信号，呈现用户帮助信息。眼动跟踪装置与自动触发模块通过信号线或控制线连接；自动触发模块与显示终端 通过信号线或控制线连接。
优选的，眼动跟踪装置为便携式眼动跟踪器；信息显示终端为一信息显示屏。
下面结合具体的实施例详细阐述本发明的用户帮助信息自动触发方法：
实施例一：
以安装在台式电脑终端的办公软件信息显示为例，对基于眼动数据的用户帮助信息自动触发方法进行说明，步骤如下：
步骤1、启动眼动跟踪装置、操作对象信息显示终端、操作对象系统及相关配套设备，将各部分通过线缆可靠连接，用户开始执行对于操作对象系统的操作任务。
步骤2、眼动跟踪装置采集眼动轨迹并存储生成的眼动数据：
步骤2.1、眼动跟踪装置开始采集用户眼动轨迹，生成并存储眼动数据，生成的所述眼动数据为数据序列{(x1,y1),(x2,y2),...,(xi,yi),...}，其中，x为所述用户眼动轨迹中每个点的横坐标，y为所述用户眼动轨迹中每个点的纵坐标，且i为正整数。
步骤2.2、生成所述眼动数据序列后，若检测到所述眼动数据序列异常，则重新采集用户眼动轨迹。
步骤3、自动触发模块接收并根据眼动数据序列计算用户眼睛实时移动距离，并判断所述用户眼睛实时移动距离与预设的阈值距离之间的大小关系：
步骤3.1、自动触发模块接收并根据眼动数据序列采用下列公式计算用户眼睛实时移动距离：
i＝1,2,…得到的序列为：
3.2、预设一阈值距离ε＝0.010。
步骤4、对用户眼睛实时移动距离于阈值距离ε之间的大小关系进行计数：
步骤4.1、设置计数变量N＝0，并依据如下规则对N进行计算，
(1)当Δi≤ε，i＝1,2,…，则N＝N+1；当Δi＞ε，则N＝0；
(2)当Δi+1≤ε，i＝1,2,…，则N＝N+1；当Δi+1＞ε，则N＝0；
则计数变量N的取值序列为
{1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,…}；
步骤4.2、当N＞10，则设置用户认知状态描述变量C＝1；否则，C＝0。
可以发现，当i＝19，C＝1。
步骤5、用户帮助信息自动触发显示依据如下规则：
(1)当C＝1，则信息自动显示被触发，自动触发模块向操作系统发出信息显示信号，显示终端自动呈现该信息；
(2)当C＝0，则操作系统保持原状态。
即当i＝19，C＝1，自动触发模块向操作系统发出信息显示信号，显示终端自动呈现信息。
步骤6、用户关闭信息显示界面，重复步骤2直至显示终端自动呈现信息。
综上所述，本发明提供一种基于眼动数据的用户帮助信息自动触发装置，包括眼动跟踪装置；自动触发模块，设置于一操作系统中与所述眼动跟踪装置连接；显示终端，与所述自动触发模块连接。同时，提出一种基于眼动数据的用户帮助信息自动触发方法，包括：眼动跟踪装置采集用户眼动轨迹并生成眼动数据序列，自动触发模块接收并根据眼动数据序列计算用户眼睛实时移动距离，判断用户眼睛实时移动距离与预设的阈值距离之间的大小关系；当用户眼睛实时移动距离连续多次小于等于预设的阈值距离，自动触发模块向所述操作系统发送信息显示信号；显示终端接收并根据所述信息显示信号，呈现用户帮助信息。本发明装置及方法本发明装置及方法通过多次计数人眼实时移动距离与阈值距离的大小关系，评估用户的认知，显著改善人机交互的适配性，提高用户帮助信息显示的效率和效果，可应用于眼动轨迹数据分析和评估用户的认知负荷实时动态变化情况。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单的修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。