Artículo de método

Cómo construir un sistema de presentación de dicópticos que incluye un Eye Tracker

DOI:

10.3791/56033

⸱

6 de septiembre de 2017

 , 
1Department of Psychology, Michigan State University, 2Neuroscience Program, Michigan State University

En este artículo

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Recientemente hemos propuesto un método que permite la presentación de estímulos visuales dicópticos y binocular ojo al mismo tiempo de seguimiento1. La clave es la combinación de un tracker de ojo infrarrojo y los espejos infrarrojos transparente correspondientes. Este manuscrito ofrece un detallado protocolo de configuración inicial y operación diaria.

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La presentación de diferentes estímulos a los dos ojos, presentación dicópticos, es esencial para estudios con visión 3D y la supresión interocular. Hay una creciente literatura sobre el único valor experimental de medidas pupilares y oculomotoras, especialmente para la investigación sobre la supresión interocular. Aunque la obtención de medidas de seguimiento de ojo así se beneficiarían estudios que utilizan dicópticos presentación, el hardware esencial para dicópticos presentación (p. ej. espejos) a menudo interfiere con la alta calidad ojo de seguimiento, especialmente cuando se usa un ojo basado en video Tracker. Recientemente hemos descrito un montaje experimental que combina un sistema de presentación de dicópticos estándar con un perseguidor del ojo infrarrojo utilizando espejos infrarrojos transparente1. La configuración es compatible con monitores estándar y ojo seguidores, fáciles de implementar y económicos (del orden de US$ 1.000). Comparado con los métodos existentes tiene las ventajas de no requerir equipo especial y plantear algunos límites en la naturaleza y la calidad del estímulo visual. Aquí ofrecemos a una guía visual para la construcción y uso de nuestra configuración.

Introducción

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Bajo condiciones de visión normal cada uno de nuestros ojos recibe una entrada visual ligeramente diferente. Esta entrada es procesada para producir una representación coherente y tridimensional del mundo. Dicópticos presentación, la práctica de controlar independientemente la entrada presentada a cada uno de los dos ojos, por lo tanto permite a los investigadores estudiar cómo los seres humanos reconstrucción una representación tridimensional de dos imágenes retinianas bidimensional2 ,3,4. Además, si las imágenes de los dos ojos son demasiado disímiles, esta combinación interocular falla y observadores en su lugar Informe percepción de sólo una de las imágenes a la vez mientras la otra permanece suprimida, en fenómenos como rivalidad binocular5 y supresión continua de flash6. Los investigadores de tal supresión interocular, también utilizan dicópticos presentación, en este caso para examinar cuestiones relacionadas a temas como el lugar geométrico de nervios de conciencia7, selección perceptual8,9e inconsciente procesamiento de10.

Dinámica de la mirada y la pupila se registra para múltiples propósitos en la investigación sobre comportamiento humano y la percepción. Dirección de la mirada puede informar sobre, por ejemplo, atención asignación11,10,13 y decisión de hacer14, mientras que el tamaño de la pupila puede revelar aspectos de procesamiento visual15, 16, tarea compromiso17o18de la inteligencia fluida.

Combinación de eye tracking con dicópticos presentación es útil en la investigación en, por ejemplo, tres dimensiones (3D) percepción19,20,21,22 o respuestas oculares a visual de entrada durante la supresión interocular23,24,25. Por ejemplo, movimientos de los ojos se han encontrado para revelar procesamiento inconsciente sin percepción subjetiva durante la continua supresión de flash23. Clínicos investigadores visuales pueden utilizar la capacidad para realizar un seguimiento de ambos ojos durante presentación dicópticos para investigar enfermedades oculares que afectan los dos ojos asimétrico, por ejemplo, para controlar las distorsiones visuales monoculares y binoculares en la ambliopía26 y maculopathy27.

Recientemente hemos descrito un configuración1 que permite la combinación de alta calidad basada en video ojo seguimiento y estimulación dicópticos con poca limitación en el tamaño o el color de los estímulos, y se evaluó su desempeño. A continuación vamos a resumir la construcción y el uso de esta configuración.

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Protocolo

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este protocolo ha sido aprobado por el institucional de juntas de la Universidad Estatal de Michigan.

1. construcción del sistema

  1. fundamento
    1. preparar la configuración de espejo, una variante del clásico Wheatstone estereoscopio 28 ilustrado en figura 1 , que consiste en dos espejos colocados en un ángulo de 45° en relación con el participante ' línea media s. Los espejos reflejan estímulos de dos pantallas que se colocan en extremos opuestos de una mesa, uno frente al otro.
    2. Asiento a un participante frente a los espejos y que ve una pantalla diferente, reflejada por un espejo diferente, con cada ojo. Para mejores resultados, utilice un soporte de cabeza para estabilizar el participante ' cabeza.
    3. Colocar un rastreador sensibles al infrarrojo basado en video ojo, incluyendo una cámara y un iluminador, frente al participante, pero detrás de los espejos. El perseguidor del ojo está representado por un cuadro en la figura 1.
      Nota: Uno de los desafíos cuando se trata de un seguimiento de los ojos en las configuraciones normales de este tipo, es que los ojos estén bloqueados por los espejos.
    4. Utiliza dos espejos de frente a la superficie, a menudo anunciados como " espejos fríos " (ángulo de incidencia: 45°), que cuentan con reflectancia casi completo de longitudes de onda visibles y casi total transmisión de longitudes de onda de infrarrojo cercano (ver tabla 1 para una detallada información acerca de los espejos).
      Nota: Tales espejos se pueden obtener a través de compañías suministradoras de equipos ópticos con fines científicos e industriales, que generalmente componentes tales como ' espejos fríos ' o como un tipo de ' espejos dicroicos ' (ver más detalle en materiales / Tabla de equipamiento). < tr >
      instalación 1Configuración 2
      espejos dedimensiones10.10 × 12,70 cm10.10 cm x 12,70 cm
      reflectancia400 ~ 690 nm425 ~ 650 nm
      transmisión750 ~ 1200 nm800 ~ 1200 nm
      eye Trackermarcainvestigación final Eye Trackercliente grado Eye Tracker
      transmisión890 ~ 940 nmalrededor 850 nm

      Tabla 1. Detalles de las dos versiones de la configuración con la que hemos trabajado.
      El rastreador de ojos ' rango de longitud de onda de transmisión de s es cubierta por los espejos ' rango de transmisión en un ángulo de incidencia de 45°, pero fuera de su rango de reflectancia.
  2. Estructura de la configuración
    1. construir la instalación encima de un escritorio. Además de los espejos y ojos, consta sólo de tres elementos a la medida hechos de fibra de madera (ver figura 2 para una guía de montaje) y tiendas de suministros de dos monitores de pantalla plana monitor-armas disponibles de oficina normal.
    2. Elementos de fibra de madera
      1. construir el marco de la instalación de tres componentes de tableros de fibras: un componente central y tablas de referencia dos en cada lado (ver figura 1 para el posicionamiento general, mesa 2 dimensiones detalladas, y figura 2 para una guía de montaje de cada componente). Pintar todas las piezas en negro mate para reducir la dispersión de la luz.
        Nota: El componente central (ver figura 2B y 2D) tiene los espejos y ojos. Ambos están en la misma meseta, manteniendo así el tracker ojo participantes ' ojo nivel.
      2. Colocar el elemento superior de este componente que deja 8 cm de profundidad en el frente de la mesa. Tal arreglo permite suficiente espacio para que el participante ' s cara cuando se estabilizó en el soporte de cabeza y evita la condensación en los espejos durante la espiración, reduciendo al mínimo la distancia entre el participante ' ojos s y los espejos para maximizar la posible uso del participante ' campo de visión de s.
      3. Posición de los dos tableros de referencia directamente por debajo de los monitores (ver figura 1 para la colocación y paneles de la figura 2 A y C para una guía de montaje) para la fácil calibración manual de las pantallas. Tenga en cuenta que el desplazamiento aparente en la figura 1 entre pantalla y teclado es debido a la profundidad limitada de señales en la imagen; los tableros están directamente por debajo de los monitores en ambos lados.
      4. Exactamente alinear los horizontals largo con los bordes de la mesa, mientras que las verticales largo dejan 4 cm más allá del frente de la mesa para facilitar la estabilización de una tabla de calibración (véase abajo) para estos tableros. Las dos verticales pequeños asegurará la permanencia larga vertical vertical como referencia para los monitores de.
      5. , Utilizar otro pedazo de fibra de madera como una tabla de calibración (ver figura 3). En este caso, después de obtener una posición óptima de un monitor, coloque la placa de calibración contra la Junta de referencia e indicar las posiciones de la tabla de referencia y el monitor en la placa de calibración estando en su lugar (en el ejemplo de < fuerte clase = "xfig" > Figura 3, listones de madera proporcionan estas indicaciones).
      6. Cuando este lo desee la posición del monitor se pierde (accidentalmente o porque otros experimentos requieren una posición diferente), recuperar esa posición mediante el uso de las marcas en la placa de calibración para volver a poner la tabla de calibración en el mismo lugar relativo a la Junta de referencia que tiene una posición fija en el escritorio. Subir el monitor nuevamente a línea con las marcas correspondientes (véase el paso 2.1.1. para más detalles).
        componentedimensiones (cm)número deobservación
        componente Central < / TD > 80 × 25 × 21tapa Horizontal
        23 × 25 × 21Horizontal inferior
        21 × 32 × 21Vertical central
        32 × 25 × 21frontal vertical
        Tablas de referencia61 × 11 × 22largo horizontal
        66 × 29 × 22vertical largo
        11 × 15 × 24vertical pequeño

        Tabla 2. Detalles de los componentes de fibra de madera.
    3. Monitores y espejos
      1. Coloque la instalación encima de un escritorio de oficina estándar.
      2. Montar dos monitores de pantalla plana en brazos del monitor estándar fijados al lado de la mesa (sujeción de la Junta de referencia y el escritorio). Estas armas permiten traducción en tres dimensiones, así como rotación en el plano de la pantalla. Los monitores CRT convencionales son claramente también es compatible con la configuración, pero no la misma flexibilidad en términos de posicionamiento y reposicionamiento.
      3. Montar los espejos en soportes de espejo que se venden con la finalidad de los mismos proveedores que stock espejos fríos. Conectar estas monturas a la Junta de fibra que sostiene el espejo en participantes ' nivel del ojo. Posición de los espejos para tocar en un 90° de ángulo en el centro, justo antes del participante ' nariz de s.
    4. Restante elementos
      Nota: algunos experimentos requieren participantes no ver las pantallas de la esquina de sus ojos, para que una línea de vista directa a las pantallas (las líneas punteadas en la Figura 4A) debe evitarse.
      1. En ese caso, crear " anteojeras " de cartón negro y correas de agujero acolchado pintadas en negro y fijar a los postes de la cabeza del resto (ver Figura 4B). Ajuste de las anteojeras en altura y ángulo para dar cabida a participantes individuales. Si la pared de enfrente el participante tiene de alta reflectancia, cuelga un trozo de tela negra ayudará a remediar esto.

2. Utilizando el sistema

  1. calibración de Hardware
    Nota: el propósito de la calibración es lograr una alineación satisfactoria de los dos monitores para facilitar la fusión de los dos monitores ' imágenes para cada participante. Esto se logra en dos pasos: calibración de hardware (descrito aquí) y calibración del software (descrito a continuación).
    1. Cuando se utiliza una tabla de calibración, como se describe arriba, alinear con una de las tablas de referencia, en lugar con una abrazadera en C si es necesario, y luego mover el monitor correspondiente a alinearse con las líneas de referencia deseada en la tabla de calibración. Los monitores deben ser paralelos entre sí, y cada uno debe estar directamente por encima de su Junta de referencia.
    2. Al usar anteojeras, moverlos al participante ' s nivel de ojos y les haga una ligera rotación hacia la línea media, es decir, más hacia el interior, en comparación con la orientación de los monitores. Asegúrese de que cada ojo puede ver el estímulo conjunto visual en el espejo sin ver nada de eso directamente. Girar la venda de los ojos hacia el, y no lejos de la línea media reducirá al mínimo los participantes ' exposición a otros entrada visual.
  2. Calibración del software
    1. ya que los participantes pueden variar en su posición del ojo en relación con los espejos a pesar del uso de un soporte de cabeza, calibrar más antes de hacer experimentos. Esta parte es más fácil de hacer en el software, es decir, sin mover la configuración ' s partes cualquier aún más. Hay dos métodos posibles.
      1. Para la primera, presentan un punto en cada una de las dos pantallas en alternancia, y dar instrucciones al participante para eliminar el cambio de percepción de la posición moviendo el punto en una de las pantallas (o ambos en direcciones opuestas).
      2. Para el segundo método, instruir al participante para alinear los marcos de estímulos experimentales en vez de dos puntos para que ambos ojos ' se alinean los campos de visión críticos al experimento particular.
    2. Después de aplicar cualquier método, centro de los estímulos en el experimento en el que las posiciones en la pantalla. Otros aspectos de la configuración de pantallas y estímulos para dicópticos presentación en general se puede encontrar en otros lugares 5.

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Resultados

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Después de la calibración descrita en el protocolo, se realizó un procedimiento de calibración validación sin problemas con los espejos en el lugar. La eficacia del método es ilustrada claramente por figura 5, que muestra la imagen de la cámara (usando un ojo de final de la investigación sistema de seguimiento) con los retrovisores. Los dos conjuntos de líneas paralelas a lo largo de la nariz de los participantes y las líneas por encima de las cejas son los b...

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Discusión

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Presentamos una guía paso a paso para la construcción y el uso de una instalación experimental que permite el seguimiento simultáneo de ambos ojos y dicópticos presentación de estímulos visuales. En muchas situaciones donde se utiliza la estimulación dicópticos, la cuestión crítica prevención seguimiento ocular eficaz es que los espejos para presentación dicópticos bloquean la vista de los seguidores de ojo basado en video. Esto se resuelve aquí mediante espejos infrarrojos-transparente y un rastreador de ojos sensibles ...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores agradecen a Pieter Schiphorst por su papel en el diseño de la instalación y para proporcionar los gráficos de las figuras 1 y 3 y Marnix Naber de discusión útil y su contribución a la figura 6. Los autores también reconocen investigadores y editores de reutilización de figura 1 y 6 de un documento publicados1.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Espejos en configuración 1Edmund Optics #64-452dimensiones 10.10 × 12.70 cm; Reflectancia: 400 ~ 690 nm; Transmisión: 750 ~ 1200nm
Espejos en Configuración 2Edmund OpticsArtículo descontinuadodimensiones 10.10 × 12.70 cm; Reflectancia: 425 ~ 650 nm; Transmisión: 800 ~ 1200nm
Otra opción de espejoEdmund Optics#62-634dimensiones 12.50 y veces; 12.50 cm; Reflectancia: 425 ~ 650 nm; Transmisión: 800 ~ 1200nm
Eye Tracker en Configuración 1SR Research Ltd., Mississauga, Ontario, CanadáEyelink 1000Transmisión: 890 ~ 940 nm
Eye Tracker en Configuración 2The Eye Tribe Aps, Copenhague, DinamarcaEye Tribe (artículo descontinuado)Transmisión: alrededor de 850 nm

Referencias

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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