专业经验调节授权枪支警察的视觉采样策略：眼动追踪揭示的战术决策差异

这篇研究通过移动眼动追踪技术，比较了英国授权枪支警察(AFOs)在模拟战术场景中的专家-新手差异。研究发现专家AFOs表现出更短但更频繁的注视点、更广的水平注视分布，以及在嫌疑人不可见时仍保持一致的注视位置，表明其具备更好的威胁预期能力。研究还建立了结合低水平显著性特征和嫌疑人腰部关注点的混合模型，为警察战术训练提供了量化依据。

　　

专业经验塑造授权枪支警察的视觉采样策略

摘要

高风险事件要求响应者快速检测、采样和解释关键视觉信息。本研究通过移动眼动追踪技术，考察了授权枪支警察(AFOs)在模拟战术场景中专家与新手的注视行为差异。接收者操作特征分析显示，注视点数量、持续时间和水平分布能有效区分专家与新手，专家倾向于进行更多但更短的注视，且分布更广泛。即使嫌疑人不可见时，专家的注视位置也表现出更高一致性，表明他们对威胁出现位置有共同预期。在操作响应前的关键时刻，专家会延长注视持续时间，显示更审慎的视觉准备。结合低水平显著性和对嫌疑人腰部关注点的模型最能准确解释警察的注视模式。

从业者总结

本研究调查了枪支警察在关键事件中的眼动模式如何受操作经验影响。经验丰富警察的注视模式反映出更好的威胁预期能力，以及为支持操作决策而进行的更有针对性的准备。研究结果突出了视觉专业特征的标记，可为基于注视的训练干预提供信息。

引言

视觉专家指在特定领域内识别、解释和判断视觉刺激的增强能力。对于枪支警察而言，视觉专业的发展至关重要，他们必须快速解释复杂且常常模糊的视觉信息以指导高风险决策。在英国，警察通常不携带枪支，需要致命武力支持的情况由经过专门训练和认证的授权枪支警察(AFOs)处理。AFOs通常部署在涉及武装嫌疑人、反恐场景或保护高价值目标等高风险行动中。

方法

参与者

22名英国警察参与了本研究，分为专家AFOs(n=10)和新手AFOs(n=12)。专家AFOs均为男性，平均年龄50.6岁，平均AFO经验19.6年；新手AFOs包括2名女性，平均年龄31.9岁，处于AFO培训初期。

冲突场景

数据收集在Durham Constabulary和Cleveland Police的战术训练中心进行，使用PRISim模拟器(立方体公司)完成。10个场景代表了各种冲突情况，包括逮捕可能武装的嫌疑人、高风险交通拦截和应对涉及公共骚乱或暴力威胁的事件。

眼动追踪和程序

使用Tobii Glasses 2头戴式眼动仪(采样率50Hz)记录注视位置，并添加G4无线运动追踪器监测头部运动。参与者在距离屏幕约340cm的固定位置站立完成场景，使用配备激光的突击步枪(H&K G36)。

数据分析

预处理

使用MATLAB脚本同步和分类注视数据。通过基于速度的分类方法提取注视事件，速度阈值设为100°/s，短于80ms的注视被丢弃。

显著性模型

采用Seo和Milanfar开发的显著性模型，并测试了结合低水平显著性特征与嫌疑人头部或腰部关注点的混合模型。使用归一化扫描路径显著性(NSS)评估模型预测准确性。

结果

注视模式相似性

专家AFOs的NSS得分(M=2.00)高于新手(M=1.73)，表明专家注视模式更一致。当嫌疑人暂时被遮挡时，新手注视模式与专家差异更大。场景中演员数量增加时，两组NSS得分均降低。

注视指标差异

专家倾向于进行更多(平均25.2 vs 23.3)、更短(平均273ms vs 287ms)的注视，水平分布更广(标准差98.3 vs 89.4像素)。在响应阶段，两组注视数量减少，空间分布更集中，但专家表现出更长的平均注视持续时间。接收者操作特征(ROC)分析显示，注视数量(AUC=0.62)、水平分布(AUC=0.58)和平均注视持续时间(AUC=0.57)能有效区分专家与新手。

显著性预测

所有模型NSS得分显著高于0，腰部中心模型表现最佳(专家M=1.56，新手M=1.33)。模型在静态相机场景中预测效果良好，但在动态相机场景中准确性仅略高于随机水平。

讨论

专家AFOs表现出更好的威胁预期能力和更彻底的监控策略。即使在威胁不可见时，专家仍保持一致的注视模式，表明他们基于经验形成了共同预期。专家在响应阶段调整注视持续时间，显示类似"静眼"(quiet eye)的策略，但适应了更复杂动态环境的需求。

腰部中心模型在静态场景中能较好预测专家注视位置(NSS=1.6)，表明其结合低水平显著性特征和人体中心偏好的方法有效。但在动态相机场景中，传统自下而上方法的局限性显现，可能需要结合自我运动补偿或深度学习技术来改进。

培训启示

研究结果为AFO培训提供了量化依据：

1. 增加威胁不可见场景的暴露，培养预期能力

2. 训练响应阶段的延长注视策略，增强操作准备

3. 使用专家注视数据可视化指导新手训练

4. 开发计算框架预测专家注视模式，支持训练场景设计

局限性与未来研究

研究存在以下局限：

1. 场景异质性引入混杂因素

2. 新手数据收集限于其常规训练安排

3. 年龄与经验效应难以完全分离

   未来可扩展至其他认知行为技能评估，并验证所提议训练干预的效果。

结论

授权枪支警察在高压角色中必须基于有限视觉信息做出生死决策。研究表明经验显著影响警察对战术场景的视觉响应方式。专家AFOs表现出更好的威胁预期、更适应动态变化的监控策略，以及更充分的视觉准备。建立的结合显著性特征和腰部关注的模型框架，为开发增强新手视觉采样策略的训练干预奠定了基础。