Name: Una visión propia: capturando la visión egocéntrica de bebés y niños pequeños con cabeza-montado cámaras (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-05T14:45:00.000+00:00
Duration: 3 min 56 s
Description: Aprende a capturar la visión egocéntrica de bebés y niños pequeños usando cámaras montadas en la cabeza. Este método permite estudiar la percepción visual infantil y su influencia en el comportamiento desde la propia perspectiva del niño.

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Los autores agradecen a Dr. Chen Yu por su orientación en la creación de este manuscrito y por los datos usados en la sección de resultados de representante. Agradecemos a las familias participantes que accedió a ser utilizado en las figuras y filmación del protocolo así como Lydia Hoffstaetter para su lectura cuidadosa de este manuscrito. Esta investigación fue apoyada por los institutos nacionales de becas en salud T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.), R01 HD074601 (S.B.), R01 HD028675 (S.B., L.B.S.) y F32HD093280 (L.K.S.). National Science Foundation otorga BCS-1523982 (S.B., L.B.S) y carrera IIS-1253549 (S.B., D.J.C.), la nacional Science Fundación postgrado investigación beca programa #1342962 (S.E.S.) y por la Universidad de Indiana a través del área emergente de investigación Iniciativa - aprendizaje: Cerebros, máquinas y los niños (J.I.B., S.B., L.B.S.).

El procedimiento siguiente para recopilar datos sobre bebés y de niños pequeños experiencias visuales en el laboratorio y en el país fue aprobado por la Junta de revisión institucional de la Universidad de Indiana. Se obtuvo consentimiento informado del cuidador del niño.
1. elegir una cámara fotográfica principal
Nota: Hay numerosas cámaras pequeñas, peso ligero y portátiles disponible para compra (figura 2).
<ol><li>Elija una cámara principal que es discreta y no influirá en las escenas que se graban.<ol>
<li>Monte la cámara en un ajustado sombrero o diadema con un adhesivo temporal o bien montar la cámara en una placa plástica pequeña adherida a la diadema. Coloque la cámara en la frente del niño (figura 2B, izquierda).<ol>
<li>Dependiendo de la forma de la cámara, montaje de la cámara por los lazos de paño pequeño de coser a una diadema o sombrero (figura 2B, centro y derecha).</li>
			<li>Asegúrese de que el sombrero o diadema ajustable para lograr un ajuste cómodo y ceñido en la cabeza del niño (figura 2A). Nota: Una cámara situada directamente entre los ojos del bebé es teóricamente ideal, sin embargo esto no es posible con la tecnología actual. Pequeñas cámaras que se pueden colocar bajo en la frente se están convirtiendo en cada vez más disponibles.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Si las cámaras están siendo enviadas a casa con los padres, asegúrese de que los padres los pueden utilizar sin ayuda técnica.<ol>
<li>Antes de que los padres dejan el laboratorio, capacitarlos sobre cómo operar la cámara principal.</li>
		<li>Envíe a los padres con la cámara en uso, la banda de cabeza o sombrero y una mano que describe el procedimiento para encender la cámara y registro de datos.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Asegúrese de que las cámaras son lo bastante ligeras como para los niños de usar y olvidar. Nota: El peso recomendado es menos de 30 g3. Cualquier cámara elegido no debe calentarse durante su uso y debe ser durable bajo uso pesado.</li>
	<li>Si la configuración experimental requiere que los niños se mueve libremente, almacenar vídeo grabado en una tarjeta de almacenamiento interno. De lo contrario, utilizar cámaras atadas a la computadora de colección de datos.</li>
	<li>Utilizar una cámara con una lente de alta calidad para mejor aprovechar los recientes avances en algoritmos de aprendizaje automático que segmentar escenas visuales en las regiones de interés.<ol>
<li>Si escenas visuales se codificarse manualmente por los investigadores, utilizar una cámara que puede capturar imágenes en calidad suficiente para la inspección manual.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Asegúrese de que cualquier cámara de pilas es capaz de grabar para la cantidad de tiempo deseada.</li>
	<li>Poco antes de empezar el experimento o el envío de la cámara con los padres, prueba de la cámara principal para asegurar que funcione adecuadamente.</li>
</ol>2. recolección en el laboratorio
Nota: Cabeza-montado cámaras pueden añadirse fácilmente a la mayoría de los experimentos.
<ol><li>Han experimentadores de 2-3 Coloque la cámara sobre la cabeza del niño: un experimentador coloca la cámara principal, uno controla la vista de cámara de la cabeza, y, si es necesario, uno distrae al niño.<ol>
<li>Pregunte a los padres para asegurarse de que el niño permanece tranquilo y distraer al niño durante el proceso de colocación.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar la colocación de cámara en tres pasos como se indica a continuación.<ol>
<li>Desensibilizar al niño para acciones cerca de su cabeza.<ol>
<li>Pregunte a los padres ligeramente toque o movimiento de cabeza y el cabello del bebé varias veces.</li>
			<li>Pedir el experimentador colocando el sombrero en la cabeza del bebé a hacer lo mismo como en 2.2.1.1.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Tiene el experimentador coloca la cámara, montado en la cabeza cuando el niño está distraído.<ol>
<li>Utilice juguetes pulsador para entretener a las manos del niño.</li>
			<li>Tiene el experimentador distracción o el padre ayuda en esta etapa empujando suavemente las manos del niño hacia el juguete atractivo para que las manos del niño no van a la cabeza.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Apriete el sombrero en la cabeza del niño y ajustar la cámara principal cuando el niño con el juguete.<ol>
<li>Ajustar la cámara para que cuando el niño tiene un objeto delante de su cara, el objeto se centra en la cámara central campo de visión.</li>
			<li>Si el niño está sentado, ajuste la cámara que captura la mayor parte de regazo del niño cuando el niño mira hacia abajo.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Después de colocar la cámara sobre la cabeza del niño, pedir el experimentador para salir de la habitación y comenzar la grabación.</li>
	<li>En caso de que una cámara se mueve fuera de lugar o quitar, volver a entrar en la habitación para corregir la cámara.<ol>
<li>Terminar el experimento si el niño no tolera la cámara se vuelve a aplicar. Nota: Para grabar ambientes naturales en el hogar, primero coloque un sombrero y una cámara al niño individual y mostrar a los padres cómo colocar la cámara. El diseño y ajuste de la cámara deben asegurarse de que los padres serán capaces de poner el sombrero a su hijo sin ayuda técnica.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. recopilación para el estudio de padres-niño
Nota: El siguiente método representativo para las cámaras de cabeza utiliza juego de naturalistas de juguete en el laboratorio para demostrar el tipo de análisis que pueden realizarse en los puntos de vista egocéntricos de los niños y sus padres (Figura 3A).
<ol><li>Equipo de los padres y el niño con la cabeza-montado cámaras, como se describe en 2.1 y 2.2.</li>
	<li>Utilizar cámaras de cabeza para capturar vídeos con una resolución de 720 x 1280 píxeles a 30 frame/s. proceda como se describe en los pasos 2.3 y 2.4.<ol>
<li>Subsample la secuencia de vídeo en un solo fotograma cada 5 s.</li>
		<li>Manual dibujar cuadros delimitadores alrededor de cada juguete (figura 3B) en vista del uso de software comercial o un programa desarrollado en la empresa (ver figura 3 para un marco de muestra).<ol>
<li>Si sólo parte de un juguete es visible debido a la obstrucción por otros juguetes o truncamiento en el borde del marco, sólo dibujar cajas limitadoras cuando un juguete es fácilmente identificable y se incluyen todas las partes del juguete.</li>
			<li>Por ejemplo, si sólo la pierna de la muñeca es visible, dibuje un cuadro delimitador alrededor de su pierna. Si un objeto obstruye la mitad de la muñeca, dejando el cabello y piernas visibles, luego dibujar un cuadro que incluye el pelo y las piernas.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>James, W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJames%2C+W+%22The+Principles+of+Psychology%22">The Principles of Psychology</a>. , Henry Holt and Co. New York. (1890).</li>
<li>Quine, W., Van, O. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aQuine%2C+W+%22Word+and+object%3A+An+inquiry+into+the+linguistic+mechanisms+of+objective+reference%22">Word and object: An inquiry into the linguistic mechanisms of objective reference</a>. , The MIT Press. Cambridge, MA. (1960).</li>
<li>Yoshida, H., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What%27s+in+view+for+toddlers%3F+Using+a+head+camera+to+study+visual+experience%5BTitle%5D)+AND+%22Infancy%22%5BJournal%5D)">What's in view for toddlers? Using a head camera to study visual experience.</a> Infancy. 13 (3), 229-248 (2008).</li>
<li>Yu, C., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embodied+attention+and+word+learning+by+toddlers%5BTitle%5D)+AND+%22Cognition%22%5BJournal%5D)">Embodied attention and word learning by toddlers.</a> Cognition. 125 (2), 244-262 (2012).</li>
<li>Bambach, S., Smith, L. B., Crandall, D. J., Yu, C. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7846804/">Objects in the center: How the infant's body constrains infant scenes.</a> Joint IEEE International Conference on Development and Learning and Epigenetic Robotics 2016. , 132-137 (2016).</li>
<li>Adolph, K. E., Gilmore, R. O., Freeman, C., Sanderson, P., Millman, D. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/1047840X.2012.705133">Toward open behavioral science.</a> Psychological Inquiry. 23 (3), 244-247 (2012).</li>
<li>Sanderson, P. M., Scott, J. J. P., Johnston, T., Mainzer, J., Wantanbe, L. M., James, J. M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1071581984710779">MacSHAPA and the enterprise of exploratory sequential data analysis (ESDA).</a> International Journal of Human-Computer Studies. 41 (5), 633-681 (1994).</li>
<li>Pereira, A. F., Smith, L. B., Yu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bottom-up+view+of+toddler+word+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Psychonomic+Bulletin+%26+Review%22%5BJournal%5D)">A bottom-up view of toddler word learning.</a> Psychonomic Bulletin & Review. 21 (1), 178-185 (2014).</li>
<li>Yu, C., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Joint+Attention+without+Gaze+Following%3A+Human+Infants+and+Their+Parents+Coordinate+Visual+Attention+to+Objects+through+Eye-Hand+Coordination%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">Joint Attention without Gaze Following: Human Infants and Their Parents Coordinate Visual Attention to Objects through Eye-Hand Coordination.</a> PLOS ONE. 8 (11), e79659(2013).</li>
<li>Jayaraman, S., Fausey, C. M., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+faces+in+infant-perspective+scenes+change+over+the+first+year+of+life%5BTitle%5D)+AND+%22PlOS+ONE%22%5BJournal%5D)">The faces in infant-perspective scenes change over the first year of life.</a> PlOS ONE. 10 (5), e0123780(2015).</li>
<li>Fausey, C. M., Jayaraman, S., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+faces+to+hands%3A+Changing+visual+input+in+the+first+two+years%5BTitle%5D)+AND+%22Cognition%22%5BJournal%5D)">From faces to hands: Changing visual input in the first two years.</a> Cognition. 152, 101-107 (2016).</li>
<li>Jayaraman, S., Fausey, C. M., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+are+faces+denser+in+the+visual+experiences+of+younger+than+older+infants%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Psychology%22%5BJournal%5D)">Why are faces denser in the visual experiences of younger than older infants?</a> Developmental Psychology. 53 (1), 38(2017).</li>
<li>Clerkin, E. M., Hart, E., Rehg, J. M., Yu, C., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-world+visual+statistics+and+infants%27+first-learned+object+names%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+B%2C+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Real-world visual statistics and infants' first-learned object names.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society B, Biological Sciences. 372, 20160055(2017).</li>
</ol>

Los autores no declaran conflictos de interés.

Este documento describe los conceptos básicos para la aplicación de cámaras montado en la cabeza a los niños a captar la escena visual egocéntrica. Cámaras cabeza comercialmente disponibles son suficientes para la mayoría de los estudios. Pequeño, ligeras y portátiles cámaras deben ser incorporadas en una tela suave sombrero o diadema y aplicadas a la cabeza del niño. Una vez correctamente diseñado y aplicado, una variedad de experimentos se puede ejecutar, en el laboratorio, así como en el entorno familiar. De los video...

Durante décadas, los psicólogos han intentado entender el ambiente del niño en desarrollo, que William James famoso describió como un "florecimiento, zumbido confusión1." Las experiencias cotidianas del niño son típicamente estudiadas por película juego naturalista con los interlocutores sociales desde una perspectiva de tercera persona. Estos puntos de vista desde el lado o por encima de típicamente muestran ambientes desordenados y un número enorme de potenciales referentes para cualquier nueva palabra que un niño oye2. Para un observador externo, descripción de James es apto, pero esta perspectiva inmóvil, la tercera persona no es la manera que un niño ve el mundo. Un niño está más cercano del suelo y puede moverse a través de su mundo, traer objetos más cerca para la exploración visual. Una vista en tercera persona de una interacción padres-niño se ilustra en la figura 1. Destacan las diferencias fundamentales entre sus perspectivas. Tal vez, el input que reciben los niños es no casi tan caótica como esperado por padres e investigadores. Métodos con cabeza-montado cámaras pretende capturar la experiencia infantil de una vista en primera persona para comprender el entorno visual a su disposición en todo el desarrollo.
Cámaras montado en la cabeza, usadas en un sombrero o diadema, ofrecen una ventana a las experiencias visuales de momento a momento del bebé en desarrollo. Desde esta perspectiva, el estudio de la estructura y las regularidades en el entorno del bebé llega a ser evidente. Cabeza-montado cámaras han revelado experiencias visuales de los bebés a ser dominados por las manos, tanto su propio y sus interlocutores sociales y que cara-mira, una vez considerado imprescindible para el establecimiento de atención conjunta, son mucho más escaso que anticipado 3. cabeza-montado cámaras fotográficas también han demostrado que los bebés y sus cuidadores crean momentos cuando los objetos son visualmente dominante y centrada en campo de vista del niño (FOV), reducir la incertidumbre inherente al objeto etiqueta asignación4.
Cabeza-montado cámaras capturan vista en primera persona los infantes basado en movimientos de la cabeza. Este punto de vista no es perfectamente sincrónico con, o representante, movimientos del ojo infantil, que sólo pueden ser capturados junto con un eye-tracker. Por ejemplo, un cambio de sólo los ojos manteniendo la cabeza inmóvil, o un cambio de la cabeza manteniendo la mirada fijada en un objeto, va a crear un desalineamiento entre campo visual real de los infantes y la captada por la cámara principal. Sin embargo, durante la reproducción del juguete, los bebés típicamente centro los objetos que asisten, alineando su cabeza, los ojos y la ubicación del juguete con la línea media de su cuerpo5. Desalineaciones son raros y normalmente se crean retrasos momentáneos entre un desplazamiento del ojo y el acompañamiento de giro de la cabeza3. Por lo tanto, cámaras de cabeza no son adecuadas para capturar la dinámica rápida de los cambios en la atención. La fuerza de cabeza-montado cámaras radica en captar el entorno visual cotidiano, revelando el contenido visual disponible a los niños.
Los siguientes resultados de protocolo y representante demostrará cómo cabeza-montado cámaras pueden usarse para estudiar el entorno visual de los bebés y niños pequeños.

<table><tbody><tr><td>Cámara frontal</td><td>Looxcie</td><td>Looxcie 3</td><td></td></tr><tr><td>Cámara frontal</td><td>Watec</td><td>WAT-230A</td><td></td></tr><tr><td>Cámara frontal</td><td>Supercircuits</td><td>PC207XP</td><td></td></tr><tr><td>Cámara frontal</td><td>KT& C</td><td>VSN500N</td><td></td></tr><tr><td>Cámara frontal</td><td>SereneLife</td><td>HD Clip-On</td><td></td></tr><tr><td>Cámara frontal</td><td>Conbrov</td><td>Pen TD88</td><td></td></tr><tr><td>Cámara frontal</td><td>Mvowizon</td><td>Smiley Face Botón espía Cámara</td><td></td></tr><tr><td>frontal</td><td></td><td>Narrative Clip 2</td><td></td></tr><tr><td>Cámara frontal</td><td>MeCam</td><td>DM06</td><td></td></tr></tbody></table>

una visión propia: capturando la visión egocéntrica de bebés y niños pequeños con cabeza-montado cámaras

A View of Their Own: Capturing the Egocentric View of Infants and Toddlers with Head-Mounted Cameras

Bebés y niños ver el mundo, en un nivel sensorial básico, de una manera fundamentalmente diferente de sus padres. Esto es en gran parte debido a las limitaciones biológicas: los bebés poseen proporciones corporales que sus padres y la capacidad para controlar sus propios movimientos de la cabeza está menos desarrollada. Tales restricciones limitan la entrada visual disponible. Este protocolo tiene como objetivo proporcionar los principios rectores para los investigadores utilizando cámaras montado en la cabeza para entender la entrada visual cambio experimentada por el bebé en desarrollo. Uso acertado de este protocolo permitirá a los investigadores a diseñar y ejecutar estudios de entorno visual de desarrollo del niño en la casa o el laboratorio. De este método, los investigadores pueden compilar una vista agregada de todos los elementos posibles en el campo de visión de un niño. Este método mide directamente exactamente lo que el niño está mirando. Al combinar este enfoque con el aprender de máquina algoritmos de visión de computadora y codificación manual, los investigadores puede producir un conjunto de datos de alta densidad para ilustrar la ecología visual cambiante del bebé en desarrollo.

Un análisis sencillo pero informativo, es contar el número de objetos a la vista en cada punto en el tiempo. Ya que una cámara de cabeza produce datos a aproximadamente 30 Hz (30 imágenes/s), ver abajo-muestreo los datos a 1 imagen cada 5 s ayuda a producir un conjunto de datos más manejable manteniendo una resolución apropiada para la comprensión de los tipos de niños de escenas. Investigación previa ha demostrado que escenas visuales son cambio lento en niños3. S...

Bebés y niños ver el mundo de manera fundamentalmente diferente de sus padres. Cabeza-montado cámaras proporcionan un mecanismo manejable para entender el entorno visual infantil. Este protocolo proporciona los principios rectores para los experimentos en casa o en laboratorio para capturar la vista egocéntrica de los niños pequeños y lactantes.

Una visión propia: capturando la visión egocéntrica de bebés y niños pequeños con cabeza-montado cámaras

Infants and toddlers view the world, at a basic sensory level, in a fundamentally different way from their parents. This is largely due to biological ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la psicología del desarrollo en las ciencias cognitivas como ¿cuál es el entorno visual de los bebés y cómo influye lo que ven en su comportamiento? La principal ventaja de esta técnica es que permite a los investigadores capturar la vista de un bebé desde su propia perspectiva. Este punto de vista es muy diferente al de un adulto.Este método también se puede aplicar a adultos y otros organismos modelo no humanos. Los investigadores han conectado cámaras a las cabezas o espaldas de aves, murciélagos y otras especies en la naturaleza. Un desafío con este protocolo es colocar con éxito la cámara principal.Los niños pueden ser quisquillosos y sensibles a cualquier cosa a cualquier cosa que se toque la cabeza, por lo que la confianza del experimentador es fundamental. Demostrando este procedimiento serán los estudiantes de posgrado Sarah Shroer y Catalina Suárez-Rivera. Para comenzar, pida a un padre y al segundo experimentador que se aseguren de que el niño permanezca tranquilo durante el proceso de colocación y que distraigan al niño según sea necesario.Luego pida al padre que desensibiliza las acciones de la mano del bebé cerca de su cabeza tocando ligeramente el cabello del bebé varias veces. Después de esto, toque ligeramente el cabello y la cabeza del bebé. Proporcione al padre juguetes que distraigan e instruya al padre y al segundo experimentador que empujen suavemente la mano de los bebés hacia el juguete.Mientras el bebé está distraído, coloque la cámara montada en la cabeza del bebé. A continuación, ajuste la cámara para que cuando el bebé sostenga un objeto delante de su cara, el objeto esté centrado en el campo de visión de la cámara. Después de esto salir de la habitación y comenzar la grabación.En caso de que la cámara se mueva fuera de su lugar o se retire, vuelva a entrar en la habitación para corregir la cámara. Primero equipa al bebé con la cámara de la cabeza como se describió anteriormente. Proporcione varios juguetes a los padres y a los bebés antes de salir de la habitación.Submuestree un fotograma de la secuencia de vídeo cada cinco segundos. A continuación, utilizando software dibuje manualmente los cuadros delimitadores alrededor de cada juguete observado en el marco submuestreado. Si solo una parte de un juguete fácilmente identificable es visible en el marco, dibuje un cuadro delimitador solo alrededor de la parte visible del juguete.En este protocolo se utilizaron cámaras montadas en la cabeza para contar el número de objetos en la vista de una dyad padre-infantil. En estos resultados representativos, el niño tenía un mayor número de fotogramas con menos objetos a la vista en comparación con el elemento primario. También se analizó la proporción de la pantalla tomada por cada objeto a la vista.Tanto para el elemento primario como para el secundario había una correlación negativa entre el número de objetos a la vista y los tamaños visuales de esos objetos. Siguiendo este procedimiento, se pueden utilizar algoritmos de codificación manual o de visión por ordenador para responder preguntas más detalladas sobre las propiedades de los objetos en la vista del bebé. Esta técnica ha sido utilizada con éxito por nuestro laboratorio y otros para abordar muchas preguntas de investigación.Nuestro laboratorio ha tenido mucho éxito utilizando cámaras montadas en la cabeza para explorar el entorno natural del hogar y las experiencias visuales de los bebés en todo el mundo.

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Investigación

JoVE Journal

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