【论文分享】使用可穿戴相机和计算机视觉评估个人在不断变化的环境中的屏幕暴露情况

本次带来一篇sci的全文翻译，该论文主讲如何使用可穿戴相机和计算机视觉评估个人在不断变化的环境中的屏幕暴露情况！

【论文题目】Assessing personal screen exposure with ever-changing contexts using wearable cameras and computer vision

【篇名翻译】

使用可穿戴相机和计算机视觉评估个人在不断变化的环境中的屏幕暴露情况

【作者及邮箱】Nanxi Su建筑学院，清华大学，中国北京Zhaoxi Zhang建筑学院，清华大学，中国北京Jingjia Chen建筑学院，清华大学，中国北京Wenyue Li建筑学院，清华大学，中国北京Ying Long建筑学院及恒隆房地产中心，生态规划与绿色建筑教育部重点实验室，清华大学，中国北京,[email protected]

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【摘要】

电子屏幕在日常生活中无处不在，支持不同环境中的日常活动。在现代社会中，适度使用屏幕对个人的身心健康至关重要，而实证研究已验证通过改善微环境质量可以改变心理和行为选择的潜力。本文假设不断变化的环境可能会影响人们的屏幕行为，探讨如何通过这些微环境中的设计干预促进更健康、更平衡的屏幕使用。为此，基本步骤是了解人们在包括室内外空间在内的多种自由生活场景中如何使用屏幕。尽管这一点很重要，但当前文献对于准确检查屏幕行为及其环境的方法提供的仍然有限。为了弥补这一差距，本研究提出了一种使用可穿戴相机和计算机视觉技术的自动化方法，以量化屏幕曝光及从收集的生活记录图像中提取的相关日常环境（N = 30,186）。研究发现，“室内”和“桌子”与屏幕行为的发生呈正相关。相反，“绿化”、“人群”、“旅行”和“食物”与屏幕曝光显示出强烈的负相关性。这项研究提供了一种客观自动测量屏幕曝光的新方法，提高了传统方法的效率和可靠性。此外，它为未来在更广泛数据集上的研究建立了一个可复制的框架，并为建筑和城市设计领域提供信息，以塑造个人更健康、更平衡的屏幕使用。

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【引言】

在当代社会中，数字屏幕的接触已变得无处不在。然而，问题性屏幕使用可能导致社交情感延迟、学业表现不佳、抑郁症、干眼症，以及威胁道路安全的潜在风险。因此，适度和有规律的屏幕使用十分重要，它影响健康、安全和个人发展的多个方面。此外，大量研究强调环境因素在塑造人类经验和行为中扮演着重要角色，包括屏幕行为及其相关行为（例如，睡眠、健康、工作、社交等）。例如，先前的研究发现，睡觉时靠近小屏幕或卧室内有电视机，以及增加的屏幕时间，与睡眠时间缩短有关；家长的屏幕观看时间和家庭环境中电子媒体（电视、电脑、笔记本电脑、游戏设备）的使用与儿童的总体屏幕接触时间密切相关；由于电视观看时间增加和不健康食品营销的影响，导致高糖饮料、快餐和咸零食消费量增加，从而增加了肥胖风险；热环境、照明条件和布局是与员工在以屏幕使用为主的工作场所的反应和表现密切相关的重要因素。

屏幕行为的环境背景，指的是个体周围的微环境，这些环境是动态且不断变化的，尤其是随着屏幕尺寸和功能的技术进步。这些环境的范围从家庭设置中以娱乐为驱动的活动，到工作环境中的专业和教育追求，再扩展到交通和户外环境中的信息传播。研究这些环境如何影响屏幕行为是必要的，以促进可持续环境的发展，并制定针对性的环境干预措施，以鼓励现代生活方式中平衡的屏幕使用。以往的探索包括应用问卷调查和屏幕时间跟踪应用来收集屏幕时间数据；使用可穿戴相机和收集的以自我为中心的图像，手动对青少年的屏幕使用环境（何时、何地、与谁一起）进行分类和量化。然而，受到方法论的限制，现有文献存在两个主要缺陷：首先，高分辨率的屏幕使用时空环境难以捕捉和整合，其特征化和分类通常是泛泛而谈且多样性有限；其次，测量和综合屏幕时间耗时，特别是在涉及多屏幕的场景中。本研究假设不断变化的环境可能会影响人们的屏幕行为，提出了一种方法论，应用可穿戴相机（Narrative Clip 2）和计算机视觉自动跟踪屏幕行为及其相关环境，以自由生活场景为背景。特别是探究提出的方法论检查日常活动基础的微环境（绿化、人群、旅行、室内、食物、办公桌）与屏幕行为之间交织关系的有效性，可能扩大相关研究领域的范围并提高数据粒度，包括久坐和肥胖研究、社会表现文献和室内环境质量文献。其准确性通过与传统方法的比较进行交叉验证。此外，提出的方法论具有潜力通过更复杂的计算机视觉模型检测屏幕和内容的关注度，并可在未来的研究中针对更大的数据集进行复制。最后，本研究通过阐明能够有效减少个人屏幕接触时间的环境干预措施，丰富了文献，为包括人类行为、公共卫生、建筑和城市设计等多个领域的专业人士提供了宝贵的见解。

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【文献综述】

2.1 与屏幕行为密切相关的重要环境背景

Helbig 等人强调了检查个人环境条件以更好地理解个体行为的必要性。屏幕使用通常与其他活动如进食、睡眠、在工作中坐着以及通勤等同时发生。研究还显示，屏幕使用与绿色活动、户外活动和线下社交网络紧密相关，这些都是整体福祉的关键因素。因此，探索这些场景中屏幕使用与环境背景之间的关系至关重要。

尽管先前的研究已将屏幕行为与不同的环境设置联系起来，但仍需更清晰地理解两者之间的直接联系。此外，目前对环境背景的描述方式过于泛泛且单一，限制了深入洞察的可能。Thomas等人将屏幕使用的物理环境分为三个主要类别:“家庭”、“公共”和“交通”，并进一步细分为“客厅”、“卧室”和“厨房”。然而，这种方法未能考虑可能影响屏幕行为的微观环境因素，如户外绿化、办公桌和食物等。其他研究，如Jago 等人和 Sirard 等人进行的研究，已经检查了更具体的环境，例如家庭中的电视数量和父母的屏幕时间，但这些单一环境无法完全捕捉屏幕使用环境的复杂性。

因此，采用一种考虑多种具体环境背景的全面方法，对研究环境对屏幕行为的影响非常必要，这有助于指导促进适度屏幕使用的环境干预措施。

2.1.1 绿色环境背景

一项先前的研究表明，父母对户外游戏的限制与孩子在家中观看电视的时间增加有关 。屏幕时间与绿色时间对个体的心理影响截然不同。不良的心理状况和压力可能导致成瘾相关的习惯，包括对屏幕的过度依赖，这与其他情绪问题有关，进一步恶化个人的心理健康。许多研究已经证明，在自然环境中度过的时间以及接触到的绿色环境，如公园、花园和其他绿色空间，有助于缓解焦虑和抑郁的症状。值得注意的是，最近的研究强调了绿色时间对个体福祉的重要性，并建议深入研究屏幕时间与绿色时间之间的关系，例如数字技术如何促进户外活动和与绿色环境的互动。

2.1.2人群环境背景

在本研究中，“人群环境”一词指的是个体是独自一人还是有其他人在附近，这反映了个体的社会情境。在家庭动态的背景下，先前的研究揭示了父母行为特征（特别是看电视）与儿童总体屏幕时间之间的关联。此外，现有文献表明，青少年增加的电视观看时间与其对父母和同伴的依恋程度降低有关。在当今的数字时代，人们严重依赖社交媒体和数字工具进行社交互动，这导致线上与线下的界限变得模糊。先前的综述强调了包括被动体验抽样在内的方法论改进的重要性，以便更好地测量数字技术和社交媒体的使用。理解“人群环境”中的屏幕行为对于掌握屏幕使用模式、社会关系和心理福祉的知识至关重要。

2.1.3旅行环境背景

人们在汽车通勤中积极使用屏幕进行工作、导航、娱乐和消磨时间，或在城市环境中的驾车道和交通枢纽被动地接触公共屏幕。先前的研究还指出，屏幕曝光引起的分心可能会威胁行走和驾驶时的道路安全。技术和屏幕在旅行设置中的重度整合，迫切需要仔细检查旅行环境中的屏幕行为，以便为交通规划和制定鼓励负责任使用屏幕的指导方针提供信息。

2.1.4.食物背景

大量研究表明，久坐行为，特别是屏幕时间，与体重变化有关。屏幕上的食品和饮料广告也促进了不健康的饮食习惯。研究发现，观看电视和玩游戏机的时间与饮食自我调节评分负相关，这与COVID-19封锁期间的体重增加直接相关。使用自我报告的屏幕时间和能量摄入数据，之前的一项研究发现屏幕时间与