Name: Une vue qui leur est propre : capturer la vue égocentrique des nourrissons et des tout-petits avec caméras Head-Mounted (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-05T14:45:00.000+00:00
Duration: 3 min 56 s
Description: Apprenez à capturer la vue égocentrique des nourrissons avec des caméras frontales pour la psychologie du développement. Cette méthode révèle comment les stimuli visuels influencent le comportement infantile.

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Les auteurs remercient Dr Chen Yu, pour ses conseils dans la création de ce manuscrit et pour les données utilisées dans la section résultats de représentant. Nous remercions les familles participantes qui ont consenti à être utilisés dans les figures et tournage du protocole ainsi que Lydia Hoffstaetter pour sa lecture attentive de ce manuscrit. Cette recherche a été financée par les instituts nationaux de santé subventions T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.), R01 HD074601 (S.B.), R01 HD028675 (S.B., L.B.S.) et F32HD093280 (L.K.S.). National Science Foundation accorde BCS-1523982 (S.B., L.B.S) et carrière IIS-1253549 (S.B., D.J.C.), la National Science Foundation Graduate Research Fellowship programme #1342962 (S.E.S.) et par l’Université de l’Indiana à travers les nouvelles de la zone de recherche Initiative - apprentissage : Cerveau, Machines et les enfants (J.I.B., S.B., L.B.S.).

La procédure suivante pour recueillir des données sur les expériences visuelles nourrisson et du jeune enfant en laboratoire et à la maison a été approuvée par l’Indiana University Institutional Review Board. Le consentement éclairé a été obtenu de fournisseur de soins de l’enfant.
1. choisir une caméra de tête
Remarque : Il y a de nombreux appareils photo compact, léger et portable facilement disponibles à l’achat (Figure 2).
<ol><li>Choisir une caméra de tête qui est discrète et n’influencera pas les scènes en cours d’enregistrement.<ol>
<li>Monter la caméra sur un chapeau douillet ou un serre-tête à l’aide d’un adhésif temporaire ou fixer solidement la caméra sur une petite plaque en plastique fixée sur le bandeau. Positionnez la caméra au front de l’enfant (Figure 2 b, à gauche).<ol>
<li>Selon la forme de la caméra, montez la caméra par des boucles de petit chiffon couture dans un bandeau ou un chapeau (Figure 2 b, Centre et droit).</li>
			<li>Veiller à ce que le chapeau ou bandeau sont réglables pour obtenir un ajustement confortable et bien ajusté sur la tête de l’enfant (Figure 2 a). Remarque : Une caméra située directement entre les yeux du nourrisson est théoriquement idéale, mais ce n’est pas tout à fait possible avec la technologie actuelle. Petites caméras qui peuvent être placés en bas sur le front sont de plus en plus accessibles.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Si les caméras sont envoyés la maison avec les parents, veiller à ce que les parents peuvent les utiliser sans aucune aide technique.<ol>
<li>Avant les parents quittent le laboratoire, les former sur le fonctionnement de l’appareil de tête.</li>
		<li>Envoyer les parents maison avec l’appareil photo à l’utilisation, le bandeau ou bonnet et un main-out décrivant la procédure pour mettre en marche les données de la caméra et l’enregistrement.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Veiller à ce que les caméras sont assez légers pour les nourrissons de porter et d’oublier. Remarque : Le poids recommandé est inférieure à 30 g3. N’importe quelle caméra choisie doit chauffe pas pendant l’utilisation et doit être résistant sous une utilisation intensive.</li>
	<li>Si le montage expérimental exige que les enfants soient se déplaçant librement, stocker des vidéos enregistrées sur une carte de stockage interne. Dans le cas contraire, utiliser des caméras reliés à l’ordinateur de collecte de données.</li>
	<li>Utiliser une caméra avec une lentille de haute qualité pour mieux tirer parti des progrès récents dans les algorithmes d’apprentissage automatique qui segment les scènes visuelles en régions d’intérêt.<ol>
<li>Si les scènes visuelles seront codés manuellement par des chercheurs, utiliser un appareil photo qui peut capturer des images à une qualité suffisante pour l’inspection manuelle.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Veiller à ce que tout appareil alimenté par batterie est capable d’enregistrer pour la durée désirée.</li>
	<li>Peu de temps avant de commencer l’expérience ou l’envoi de l’appareil photo à la maison avec les parents, tester la caméra tête pour s’assurer qu’il travaille correctement.</li>
</ol>2. collecte des données en laboratoire
Remarque : Visiocasques caméras peuvent être facilement ajoutés à la plupart des expériences.
<ol><li>Avoir 2-3 expérimentateurs placer la caméra sur la tête de l’enfant : un expérimentateur place la tête caméra, on surveille l’affichage tête-caméra et, si nécessaire, on détourne l’enfant.<ol>
<li>Demander au parent pour s’assurer que l’enfant reste calme et pour distraire l’enfant au cours du processus de placement.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Effectuer le placement de la caméra en trois étapes comme suit.<ol>
<li>Désensibiliser le nourrisson à distribuer près de leur tête.<ol>
<li>Demander au parent de légèrement toucher ou caresser la tête et les cheveux de l’enfant plusieurs fois.</li>
			<li>Demandez à l’expérimentateur de placer le chapeau sur la tête du bébé à faire la même chose que dans 2.2.1.1.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Demandez à l’expérimentateur de mettre la caméra visiocasques lorsque l’enfant est distrait.<ol>
<li>Utiliser des jouets poussoirs pour occuper les mains de l’enfant.</li>
			<li>Avoir le distrayant expérimentateur ou parent aider à ce stade en poussant doucement les mains de l’enfant vers le jouet engageant pour que les mains de l’enfant ne vont pas à la tête.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Serrez le chapeau sur la tête de l’enfant et ajuster la caméra tête lorsque l’enfant est engagé avec le jouet.<ol>
<li>Ajuster la caméra de sorte que lorsque l’enfant tient un objet devant son visage, l’objet est centré dans la caméra tête FOV.</li>
			<li>Si l’enfant est assis, régler l’appareil pour qu’il capte la plupart des genoux de l’enfant lorsque l’enfant regarde vers le bas.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Après avoir placé la caméra sur la tête de l’enfant, demander à l’expérimentateur de quitter la salle et de commencer l’enregistrement.</li>
	<li>Dans le cas où un appareil est déplacé hors de propos ou supprimé, re-entrer dans la salle pour corriger la caméra.<ol>
<li>Mettre fin à l’expérience si l’enfant ne tolère pas la caméra étant la forme de base. Remarque : Pour l’enregistrement des milieux naturels dans la maison, tout d’abord monter un chapeau et la caméra pour le nourrisson individuel et illustrent les parents sur la position de la caméra. La conception et l’ajustement de la caméra doivent s’assurer que les parents seront en mesure de mettre le chapeau sur leur enfant sans aide technique.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. collecte des données pour l’étude de Parent-enfant
Remarque : La méthode suivante représentative pour les tête-caméras utilise jeu jouet naturaliste dans le laboratoire de démontrer le type des analyses qui peuvent être menées sur les points de vue égocentriques des bébés et leurs parents (Figure 3 a).
<ol><li>Équiper le parent et l’enfant avec des caméras visiocasques, tel que décrit aux points 2.1 et 2.2.</li>
	<li>Caméras de tête permet de capturer des vidéos avec une résolution de 720 x 1280 pixels à 30 image/s. procédez comme décrit aux points 2.3 et 2.4.<ol>
<li>Sous-échantillon le flux vidéo dans une image toutes les 5 s.</li>
		<li>Manuellement, dessinez des rectangles englobantes autour de chaque jouet (Figure 3 b) au sein de la vue à l’aide d’un logiciel commercial ou un programme développé en interne (voir la Figure 3 pour un cadre de l’échantillon).<ol>
<li>Si une seule partie d’un jouet est visible en raison de l’occlusion par d’autres jouets ou la troncature sur le bord du cadre, seulement Dessinez des rectangles de sélection quand un jouet est facilement identifiable et inclure toutes les parties visibles du jouet.</li>
			<li>Par exemple, si une seule jambe de la poupée est visible, dessinez un rectangle englobant autour de sa jambe. Si un objet occlusion la moitié de la poupée, pour ne laisser apparaître les cheveux et les jambes, puis dessinez une zone qui comprend les cheveux et les jambes.</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>

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêt.

Le présent document énonce les bases pour l’application des caméras visiocasques aux nourrissons pour capturer leur scène visuelle égocentrique. Caméras de tête commercialement disponibles ne suffisent pas pour la grande majorité des études. Petits, légers et portables caméras devraient être incorporés dans un chapeau de tissu mou ou un bandeau et appliqués à la tête de l’enfant. Une fois correctement conçu et mis en œuvre, une variété d’expériences peut être exécutée, aussi bien en laboratoire que dans le milieu familia...

Pendant des décennies, les psychologues ont cherché à comprendre l’environnement de l’enfant en développement, dont William James célèbre décrit comme une « floraison, bourdonnement confusion1. » Le vécu quotidien de l’enfant est généralement étudié en filmant le jeu naturaliste avec les partenaires sociaux dans une perspective de tierce personne. Ces vues du côté ou au-dessus présentent généralement des environnements encombrés et un redoutable nombre de référents potentiels pour n’importe quel mot nouveau que bébé entend2. Pour un observateur extérieur, description de James est apt, mais cette perspective stationnaire, troisième personne n’est pas la façon dont un enfant voit le monde. Un bébé est plus près du sol et peut se déplacer à travers leur monde, apportant des objets plus près à l’exploration visuelle. Une vue de la troisième personne de l’interaction parent-enfant est illustrée à la Figure 1. Mis en évidence sont les différences fondamentales entre leurs points de vue. Peut-être, l’entrée qui reçoivent des nourrissons n’est pas presque aussi chaotique, comme prévu par les parents et les chercheurs. Le but des méthodes avec des caméras visiocasques est de capturer l’expérience infantile d’un vue première personne afin de comprendre l’environnement visuel mis à leur disposition tout au long du développement.
Les caméras visiocasques, portés sur un chapeau ou bandeau, proposent une fenêtre dans les expériences visuelles à chaque instant de l’enfant en développement. Dans cette perspective, l’étude de la structure et des régularités dans l’environnement de l’enfant devient apparente. Caméras de visiocasques ont révélé des expériences visuelles des nourrissons en grande partie dominée par les mains, tant leurs propres et de leurs partenaires sociaux et qui ressemble de visage, autrefois considérée comme indispensable pour l’établissement de l’attention conjointe, sont beaucoup plus rares que prévu 3. caméras visiocasques ont également montré que les nourrissons et à leurs aidants créent des moments lorsque les objets sont visuellement dominant et centré dans champ de vision de l’enfant (FOV), réduirait l’incertitude inhérente à de mappage objet-étiquette4.
Visiocasques caméras capturent vue première personne des enfants en bas âge basé sur les mouvements de la tête. Ce point de vue n’est pas parfaitement synchrone avec, ou représentant des mouvements des yeux pour nourrissons, qui peuvent seulement être capturés en conjonction avec un eye-tracker. Par exemple, un déplacement de seulement les yeux tout en gardant la tête fixe, ou un changement de la tête tout en gardant les yeux fixés sur un objet, va créer un défaut d’alignement entre réel FOV les enfants en bas âge et celui capté par la caméra de tête. Néanmoins, pendant la lecture de jouet, nourrissons Centre généralement les objets qu’ils fréquentent, en alignant leur tête, les yeux et l’emplacement du jouet avec ligne médiane5 de leurs corps. Désalignements sont rares et sont généralement créés par des retards momentanés entre un déplacement de le œil et l’accompagnement de tour de tête3. Par conséquent, chef-caméras ne sont pas bien adaptés afin de pouvoir saisir la dynamique rapide des changements dans l’attention. La force de caméras visiocasques réside dans la capture de l’environnement visuel quotidien, révélant le contenu visuel disponible aux nourrissons.
Les résultats suivants du protocole et représentant démontrera comment visiocasques caméras peut être utilisé pour étudier l’environnement visuel des nourrissons et des tout-petits.

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

une vue qui leur est propre : capturer la vue égocentrique des nourrissons et des tout-petits avec caméras head-mounted

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

Les nourrissons et les tout-petits Découvre le monde, à un niveau basique sensoriel, d’une manière fondamentalement différente de leurs parents. C’est en grande partie en raison de contraintes biologiques : les nourrissons possèdent des proportions du corps autre que leurs parents et de la capacité de contrôler leurs propres mouvements de la tête est moins développée. Ces contraintes limitent l’entrée visuelle disponible. Ce protocole vise à fournir des principes directeurs pour les chercheurs qui utilisent des caméras visiocasques pour comprendre l’entrée visuelle changeante vécue par l’enfant en développement. Bonne utilisation de ce protocole permettra aux chercheurs de concevoir et d’exécuter des études de l’environnement visuel de l’enfant en développement situé dans la maison ou au laboratoire. Par cette méthode, les chercheurs peuvent compiler une vue globale de tous les éléments possibles dans le champ visuel de l’enfant. Cette méthode ne mesure pas directement exactement ce que l’enfant est regardant. En combinant cette approche avec apprentissage machine, algorithmes de vision d’ordinateur et codage à la main, les chercheurs peut produire un ensemble de données à haute densité pour illustrer l’écologie évolution visuelle de l’enfant en développement.

Une analyse simple et informative, est de compter le nombre d’objets en vue à chaque point dans le temps. Comme une tête caméra produit des données à environ 30 Hz (30 images/s), voir sous-échantillonnage des données à 1 image chaque 5 permet de s pour produire un ensemble de données plus facile à gérer tout en conservant une résolution appropriée pour comprendre les types d’enfants de scènes. Recherches antérieures a démontré que les scènes visuelles sont lente évolution dans les bébés<s...

Les nourrissons et les tout-petits Découvre le monde d’une manière fondamentalement différente de leurs parents. Visiocasques caméras fournissent un mécanisme souple pour comprendre l’environnement visuel infantile. Ce protocole prévoit des principes directeurs pour des expériences dans la maison ou au laboratoire pour capturer la vue égocentrique des enfants en bas âge et les nourrissons.

Une vue qui leur est propre : capturer la vue égocentrique des nourrissons et des tout-petits avec caméras Head-Mounted

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 ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés en psychologie du développement dans les sciences cognitives telles que ce qui est l’environnement visuel des nourrissons et comment ce qu’ils voient influence-t-il leur comportement? Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet aux chercheurs de capturer la vue d’un nourrisson de leur propre point de vue. Ce point de vue est très différent de celui d’un adulte.Cette méthode peut également être appliquée aux adultes et à d’autres organismes modèles non humains. Les chercheurs ont fixé des caméras à la tête ou au dos des oiseaux, des chauves-souris et d’autres espèces à l’état sauvage. Un défi avec ce protocole est de placer avec succès la caméra de tête.Les enfants peuvent être pointilleux et sensibles à tout ce qui touche leur tête afin que la confiance des expérimentateurs est critique. Les étudiants diplômés Sarah Shroer et Catalina Suarez-Rivera feront la démonstration de cette procédure. Pour commencer, demandez à un parent et au deuxième expérimentateur de s’assurer que l’enfant reste calme pendant le processus de placement et de distraire l’enfant au besoin.Demandez ensuite au parent de désensibiliser l’enfant à la main près de sa tête en touchant légèrement les cheveux de l’enfant à plusieurs reprises. Après cela, touchez légèrement les cheveux et la tête de l’enfant. Fournissez au parent des jouets distrayants et demandez au parent et au deuxième expérimentateur de pousser doucement la main des nourrissons vers le jouet.Pendant que l’enfant est distrait, placez la caméra montée sur la tête de l’enfant. Ensuite, ajustez la caméra de sorte que lorsque l’enfant tient un objet devant son visage, l’objet est centré dans le champ de vision de la caméra. Après cela quitter la salle et commencer l’enregistrement.Dans le cas où la caméra est déplacée hors de sa place ou retiré de la chambre pour corriger la caméra. Équipez d’abord l’enfant en bas âge avec la caméra de tête comme précédemment décrit. Fournissez au parent et au nourrisson plusieurs jouets avant de quitter la pièce.Sous-échantillonner un cadre du flux vidéo toutes les cinq secondes. Ensuite, à l’aide d’un logiciel dessiner manuellement des boîtes bondissantes autour de chaque jouet observé dans le cadre sous-échantillonné. Si seulement une partie d’un jouet facilement identifiable est visible dans le cadre dessiner une boîte bondissante seulement autour de la partie visible du jouet.Dans ce protocole, des caméras montées sur la tête ont été utilisées pour compter le nombre d’objets dans la vue d’une dyade parent-enfant. Dans ces résultats représentatifs, l’enfant avait un plus grand nombre d’images avec moins d’objets en vue par rapport au parent. La proportion de l’écran repris par chaque objet en vue a également été analysée.Tant pour le parent que pour l’enfant, il y avait une corrélation négative entre le nombre d’objets en vue et la taille visuelle de ces objets. Suite à cette procédure, d’autres algorithmes de codage manuel ou de vision par ordinateur peuvent être utilisés pour répondre à des questions plus détaillées sur les propriétés des objets de l’avis de l’enfant. Cette technique a été utilisée avec succès par notre laboratoire et d’autres pour répondre à de nombreuses questions de recherche.Notre laboratoire a eu beaucoup de succès en utilisant des caméras montées sur la tête pour explorer l’environnement naturel à la maison et les expériences visuelles des nourrissons à travers le monde.

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