基于瞳孔反应的情绪唤起定量测量：一种隔离亮度效应并预测情感状态的新方法
人机交互
2026-01-21 v2
摘要
瞳孔扩张被认可为情绪唤起的客观指标，但诸如刺激亮度及周围环境等混合因素严重限制了其实际应用价值。本研究提出一种新方法，以隔离并消除亮度对瞳孔扩张的影响。我们通过向 47 名参与者展示 32 个内容和情绪强度不同的视频片段进行验证，参与者随后报告其情绪唤起水平。我们开发了一种模型，能够将亮度对瞳孔大小的影响作为屏幕亮度的函数进行预测，该模型能适应个体生理差异及不同显示器类型，通过简短的实验前校准实现。因此，我们估算出仅由亮度引起的瞳孔大小，并从总体记录的瞳孔大小中减去该分量，获得仅由唤起引起的分量。据此，我们使用两种模型预测每个视频片段中每个参与者的唤起水平。首先使用简单线性回归模型。当采用亮度校正后的瞳孔大小时，预测值与自报告唤起水平之间的相关系数为 r = 0.65 ± 0.12，R² 为 0.43 ± 0.12。而未经校正的瞳孔大小几乎没有预测能力（r = 0.26 ± 0.15，R² = 0.09 ± 0.089）。随后我们采用极端梯度提升（Extreme Gradient Boosting）模型，亮度校正情况下的效果更佳（r = 0.765 ± 0.047，R² = 0.556 ± 0.085）。我们的结果表明，从瞳孔反应中分离情绪与亮度分量对于准确预测唤起至关重要。
引用
@article{arxiv.2504.13886,
title = {Quantifying Emotional Arousal through Pupillary Response: A Novel Approach for Isolating the Luminosity Effect and Predicting Affective States},
author = {Zeel Pansara and Gabriele Navyte and Tatiana Freitas-Mendes and Camila Bottger and Edoardo Franco and Luca Citi and Erik S. Jacobi and Giulia L. Poerio and Helge Gillmeister and Caterina Cinel and Vito De Feo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.13886},
year = {2026}
}