本文摘要：在认知心理学上对于模式识别有自下而上的数据驱动加工和自上而下的概念驱动加工两种形式，基于眼动仪的用户识别实验和对受试者背景知识与思维的调查分别相对应这两种研究方法，最终得出的初步结果，包括汽车造型区域特征提取和用户品牌识别模式的部分特性。
在认知心理学上对于模式识别有自下而上的数据驱动加工和自上而下的概念驱动加工两种形式，基于眼动仪的用户识别实验和对受试者背景知识与思维的调查分别相对应这两种研究方法，最终得出的初步结果，包括汽车造型区域特征提取和用户品牌识别模式的部分特性。未来深入研究时，需要改进的是实验实施规模，包括受试者数量和实验样本数量、眼动仪指标数量、识别模式特征量化和更多生态效度的分析等，以及根据兴趣区划定范围并再次选取不同样本进行实验验证等。
《汽车技术》该杂志于1970年创刊，30年来为业内人员提供了大量的研究成果，制造技术和应用经验等实用技术，是广大读者依赖和喜爱的信息源。每期48个版11万字，大16开幅面，内容充实而富有特色。以报道汽车整车及其零部件设计、研究、试验、材料、工艺、使用和维修等方面的应用技术为主，并兼有理论研究和普及知识。能够及时地为汽车行业工程技术人员、管理干部、技术工人、驾驶人员及大专院校相关专业师生提供具有较高学术价值和实用价值的汽车技术。
目的从用户角度出发研究汽车造型特征提取和品牌识别模式，帮助汽车造型设计师理解用户认知并应用到设计实践中。方法主要以眼动仪为实验工具，问卷调查法、访谈法作为辅助研究方法，进行特征提取实验和品牌识别模式分析。结果得出了汽车造型区域特征提取结果并进行编码和用户品牌识别模式的初步框架。结论以眼动仪为工具，可以从特征面的角度进行特征提取和认知分析，为以后的实验改进和研究提供更多的思路和参考。
关键词：
汽车设计;造型特征;特征提取;眼动追踪;认知
设计是一门“艺术与技术”、“科学与美学”相结合的学科，在汽车设计领域体现得尤为显著。首先，理性方面的“科学”和“技术”在汽车行业，体现为汽车制造的技术水平和工艺解决能力，这也是汽车产品的核心竞争力;感性方面的“艺术”和“美学”在汽车行业，体现为汽车已经不仅仅是现代社会的交通运输工具，还是一个可以静态观照的艺术品。在“功能决定形式”的影响下，现在的同一级别的汽车在近几十年大体体量并没有太大变化，反而“形式对功能具有反作用”，汽车行业的造型设计在同样时期内的发展进度有目共睹，设计对工程匹配要求越来越高，设计主导模式越来越显现。当工程技术方面愈趋稳定，设计在造型方面的研究越来越细时，对汽车造型特征的研究也就愈趋重要。建筑期刊这里以眼动仪为主要实验工具，研究了以用户角度出发的汽车造型特征提取和识别模式[1—2]，这符合目前设计回归用户层面的趋势[3]，也有别于以前研究中以设计者角度出发的汽车造型特征提取归纳实验[4]。
1汽车造型特征与用户品牌识别模式
1.1汽车造型特征
“特征”的词语含义是一个客体或一组客体特性的抽象结果。具体是指汽车造型中标志性、区别性的显著形态特点[5]。特征的属性决定了它在人们对物体认知时所扮演的重要角色，某种程度上特征就是产品造型辨识的基本单位。造型特征从构成的角度可以分为点、线、面和体4种类型[6]。单个特征点并不具有形状信息，只有空间位置信息，设计时以它们为重要的参考点;特征线往往是造型的边界或者转折处，携带的信息量大并且易于量化，在研究特征时最常用到，代表性的是腰线[7];特征面的研究仍是基于特征线，孤立地研究特征面得到的信息与特征线相似，因此可以采取区域单位的研究方式，如进气格栅;汽车车身几乎全部可以看成有厚度的曲面，车身整体可以看作是雕塑，近年来新出的概念车的设计越来越像现代建筑，对“体”的整体研究会是未来研究的趋势。在实验中权衡4种几何特征的特点，将重点放在对区域特征的研究上。
1.2设计师与用户品牌识别模式
品牌是企业核心竞争力的外在表现之一，随着汽车行业市场竞争加剧，品牌竞争将越来越成为整个行业竞争的主要形式[8]。品牌识别作为品牌的重要内容之一，已经成为汽车造型设计时的重要考虑部分。卡塔莱诺从用户和设计师对造型信息处理的角度，将汽车美学分为3个组成部分，即图形、形面和体量，他认为用户对汽车造型的认知是按照从左到右的顺序认知，而设计师对汽车造型的设计过程恰好相反[9]。设计师与用户的品牌识别模式存在众多差异点，两者的差异类似于艺术领域艺术创作者与艺术接受者之间的关系，研究设计师创作出来的汽车造型所蕴含的“召唤结构”与用户对最终产品的“接受”方式，即识别模式具有重要意义[10—11]。
2汽车造型特征提取及用户识别实验
针对以上分析，此次研究将实验主要分为两部分进行，前期汽车造型特征提取实验和后期品牌识别测试。造型特征提取实验能从用户角度重新划分汽车品牌识别的特征元素，并根据眼动轨迹、注视点、注意转换频次等，分析用户在观察汽车时的眼动信息，还能为第二部分的识别测试和访谈实验提供特征参考;识别测试及访谈实验主要以言语分析法，研究用户在识别时的思考方式并验证所提取特征的有效性。
2.1受试者基本信息及背景知识调查
采用问卷调查法，选取受试者为设计类和非设计类研究生，有效样本为20个;年龄处于20～30岁，平均年龄M=24.35，标准差Std.=1.496;设计类专业和非设计类专业人数相等，性别比例均为1︰1;均为右利手。此次问卷调查还设有调查关于汽车喜好的基本信息问题，能对受试者对汽车的了解程度做大概分级。
2.2汽车造型特征提取眼动仪观察实验
2.2.1测试设备
观察实验采用的主要设备为：SMIUnitRed5眼动仪一台，采样频率为120Hz，包括iViewPC测试计算机(ThinkpadT500笔记本电脑，屏幕大小为15.6英寸，屏幕分辨率1680×1050，操作系统WindowsXP)、StimulusPC图像显示计算机(戴尔外接显示器，屏幕大小22英寸，屏幕分辨率为1680×1050)和下方安装的两组红外光源及摄像头。
2.2.2测试材料
实验测试材料选择汽车市场相对常见的有代表性的分级B级上下即中型车的类型，选取了5款车型，分别为奥迪A4、宝马3系、奔驰C级、别克君越和大众帕萨特。5款汽车各展示同样角度的5张高清晰图片，共25张，展示的角度为正前方、前方45°、侧面、后方45°和正后方。所有图片均选取环境相对单纯的实车图片;不同汽车在相同方位图片中所在大体位置相同、大小相似;所有汽车图片都已处理过有标志的位置。受试者参加眼动实验所用图片(部分)见图1。
2.2.3测试程序
准备阶段时，受试者在眼动仪前做好准备，实验者朗读实验注意事项以及指导语，要求受试者尽可能全面地观察和识记每一张图，并告知后续有测试实验。20位受试者按照测试问卷编号参加眼动实验，软件记录后对应保存用于后续分析。实验测试步骤为：校正—显示品牌名称5000ms—显示中心聚焦点2000ms—随机显示图片—重复上述步骤直至5款车型观察完毕。
2.3受试者观察后识别实验测试及访谈
受试者参加完眼动实验以后，接着参加问卷测试。受试者根据每张图片选择所列汽车品牌5个选项之一，结束后进入访谈阶段。访谈时主要以第二次测试问卷的25个问题为主线进行访谈，问题包括对汽车的看法、辨认这些汽车品牌时主要根据哪些地方、对于5款汽车的看法、对最喜欢与最不喜欢的汽车的看法等。访谈时采用录音和记录关键词的形式，并在访谈结束后进行整理。
3实验结果及分析
3.1汽车造型特征提取结果
在进行提取特征数据准备时，首先对样本数据进行了筛选，剔除了6个样本，原因是在实验过程中这些受试者追踪比率低于90%，或者x/y轴偏移在某个方向角度误差在1.5%以上。然后提取剩余14个样本的方格兴趣区、热区图和视点路径，主要依据是方格兴趣区、热区图和视点路径图作为辅助。眼动实验注视信息(部分)见图2，某个样本的眼动视点路径见图3。根据兴趣区数据统计和汽车行业常用的车身术语以及根据3个正视图与装饰件分类，对部件进行分组和编码得出汽车造型区域特征提取结果，见表1。
3.2用户品牌识别模式分析
3.2.1各个展示方向的眼动跟踪指标分析
1)第二注视点分析。当标志位置作为绝大多数受试者的首视点时，车身除了标志以外的首视点即第二注视点就十分重要，视点路径这一眼动特性可以看出受试者的眼动轨迹，进而得出第二注视点在样本中的分布。在正前视图中，绝大多数受试者注视点向两侧移动，移动到附近的格栅或者车灯处，少数注视点移动到引擎盖上或者下方出牌位置;前45°视角与正前试图情况几乎相同，这也侧面说明了当视角中提供侧面和前面两组信息时，用户判断仍然主要依据前脸;侧面没有显眼标志的位置，此时的首视点绝大多数落在前或后轮包上沿处;后45°视角首视点多数落在车身侧面或车灯处，并且此时提供了侧面和车尾两组信息，两组的注视信息差距不再像前45°视角那样区分明显，而是分布更加平均，说明后尾目光吸引度与侧面接近且都不如前脸;后尾的第二注视点分布更加集中，绝大多数集中在后车灯区域。
2)区域(AOI)分析。兴趣区域是受试者在样本中停留时间累积较长且回视数较多的区域，代表着影响汽车判断的最重要部分，划分和确定兴趣区域主要依据热区图和方格兴趣区两类数据，在5个展示方向中分别位列前3位的区域是：正前视图的格栅、前车窗、前引擎盖;前45°视图的格栅、车前大灯、车腰区域;正侧视图的轮毂、车腰区域、侧车窗;后45°视图的后车灯、后车轮包、车腰区域;正后视图的后车灯、行李箱开口、后车窗。
3)轨迹及视觉停留分析。眼动轨迹能反映认知加工过程，展现受试者所表现的认知负荷与兴趣特征，在实验设定的每幅图8000ms的时间内，绝大多数受试者能够遍历整个视图并在“有吸引力”的位置停留;前后视图中，受试者眼动轨迹多集中在左边或右边半边，因为人头脑中有“汽车是对称的物体”这一基本认知，且多数人集中在左半边;对于熟悉的位置，受试者在很快作出判断以后目光停留时间并不长，这说明在此区域认知负荷较小，并且也说明停留时间短并不一定与识记性差有必然联系，代表性的是宝马的双肾性进气格栅;在问卷中较熟悉汽车的受试者视点更加稳定，眼跳距离更长，反映在实验中就是视觉加工的广度更大，视点扫掠路径具有延续性，回视率低，并且能对装饰性小部件选择性忽略，对汽车不熟悉的受试者表现则相反，视点跳跃也大但不规则，视点扫掠路径经常断开，回视率高，受镀铬等装饰性部件影响大，在这些地方视点停留时间较长。
3.2.2问卷和访谈的结果与分析
在问卷测试和访谈中发现，对汽车较熟悉者不需根据眼动实验记忆就能作出判断，在不熟悉的后视和侧视也能根据品牌特征推理，不熟悉的受试者需要“记忆”眼动实验的内容，在测试后半段许多这类受试者表示记忆模糊;在问到判断依据时，对汽车熟悉的受试者能提供多种判断依据，而其他受试者多根据最主要特征或者特有的装饰件判断;在形容判断依据时，非专业者用词更加口语化和拟物化，对大的侧面特征关注不多。
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