מאמר שיטה

נצפה בפעולה: מעקב רכוב ראש העין של תשומת לב ויזואלית דינאמית לילדים במהלך התנהגות נטורליסטי

DOI:

10.3791/58496

⸱

14 בנובמבר 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Psychological and Brain Sciences, Indiana University, 2Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, The Ohio State University, 3Department of Psychology, University of California, Riverside

במאמר זה

סיכום

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

ילדים צעירים לא פסיבי להתבונן בעולם, אבל מעדיף באופן פעיל לחקור וקיום עם הסביבה שלהם. פרוטוקול זה מספק העקרונות המנחים והמלצות מעשיות לשימוש עוקבים אחר העין נישאת על הראש כדי להקליט תינוקות, סביבות חזותי דינמי של פעוטות, תשומת לב בהקשר של התנהגות טבעית.

תקציר

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

סביבות חזותי של ילדים צעירים הם דינאמיים, שינוי רגע ורגע כפי ילדים ויזואלית ופיזית לחקור מקומות ואובייקטים ולקיים אינטראקציה עם הסובבים אותם. בניינ ראש העין מעקב מציע הזדמנות ייחודית ללכוד לילדים תצוגות דינאמיות אגוצנטרי, כיצד הם להקצות תשומת לב בתוך התצוגות. פרוטוקול זה מספק העקרונות המנחים והמלצות מעשיות לחוקרים באמצעות העין נישאת על הראש בתכל'ס הן במעבדה והן הגדרות נטורליסטי יותר. בניינ ראש העין מעקב משלים אחר שיטות נסיוניות על ידי שיפור הזדמנויות עבור איסוף נתונים בהקשרים יותר אקולוגי חוקי באמצעות ניידות וחירות של תנועות ראש וגוף לעומת העין המבוסס על מסך מעקב. פרוטוקול זה יכול גם להיות משולב עם טכנולוגיות אחרות, כגון ההצעה מעקב, פיקוח, כדי לספק dataset עם מודאלים מרובים בצפיפות גבוהה לבחינת התנהגות טבעית, למידה והתפתחות יותר קצב הלב. מאמר זה מדגים את סוגי הנתונים המופקים רכוב ראש העין מעקב במחקר שנועד לחקור את תשומת לב בהקשר טבעי אחד לפעוטות: זורמת צעצוע לשחק עם ההורים. שימוש מוצלח של פרוטוקול זה יאפשר לחוקרים לאסוף נתונים שיכול לשמש לענות על שאלות לא רק על תשומת לב, אלא גם על טווח רחב של כישורים אחרים תפיסתי, הקוגניטיביים החברתיים והתפתחותם.

מבוא

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

העשורים האחרונים ראו עניין הולך וגובר ללמוד על התפתחות התינוק, הפעוט תשומת לב ויזואלית. התעניינות זו יש נבעה במידה רבה השימוש מחפש מדידות זמן כמו עיקרי אומר להערכת תפקודים קוגניטיביים אחרים בינקות, התפתח המחקר של התינוק תשומת לב בזכות עצמו. חקירות עכשווי של התינוק, הפעוט תשומת לב ויזואלית למדוד בעיקר תנועות עיניים במהלך משימות עקיבה המבוסס על מסך. תינוקות לשבת על כסא או הברכיים של ההורה מול מסך בזמן תנועות עיניים שלהם מנוטרים במהלך המצגת של תמונות סטטיות או אירועים. משימות כאלה, לעומת זאת, להיכשל ללכוד באופי הדינמי של תשומת לב ויזואלית טבעי, האמצעי שבאמצעותו נוצרים ילדים חזותי סביבות טבעיות - לחקירת פעילים.

תינוקות ופעוטות הם יצורים פעילים, הזזת שלהם ידיים, ראשים, העיניים וגופים לחקור את האובייקטים, אנשים ורווחים סביבם. כל התפתחות חדשה הגוף מורפולוגיה, יכולות מוטוריות, ובאופן הפעולה - זחילה, הליכה, להרים חפצים, עם שותפים חברתיים - מלווה והמצוות שינויים בסביבה ויזואלית מוקדם. משום מה עושים תינוקות קובע מה הם רואים, מה שהם רואים מגישה עבור מה הם עושים פעולה חזותית מודרך לומד את התפתחותה הטבעית של תשומת לב ויזואלית בצורה הטובה ביותר מתבצעת בהקשר של התנהגות טבעית1.

בניינ ראש העין עוקבים (ETs) המציא ומשמשת למבוגרים במשך עשרות שנים2,3. רק לאחרונה ההתקדמות הטכנולוגית הפכו את הטכנולוגיה עקיבה נישאת על הראש מתאים תינוקות ופעוטות. המשתתפים הם לבוש עם שתי מצלמות קל משקל על הראש, מצלמה זירת פונה החוצה הלוכד את הפרספקטיבה אדם הראשון של המשתתף מצלמת העין פונה פנימה הלוכד את התמונה העין. הליך הכיול מספק נתונים הכשרה אלגוריתם הממפה בצורה מדויקת ככל האפשר המיקומים המשתנים של התלמיד והשתקפות הקרנית (CR) בתמונה העין הפיקסלים המקבילים בתמונה זירת זה היה מטופל מבחינה ויזואלית. המטרה של שיטה זו היא כדי ללכוד שני את חזותי סביבות טבעיות של תינוקות ופעוטות פעיל חזותי חקר סביבות האלה כמו תינוקות להזיז בחופשיות. נתונים כאלה יכולים לעזור לענות על שאלות לא רק על תשומת לב, אלא גם על מגוון רחב של התפתחויות תפיסתי, קוגניטיבי, חברתי4,5,6,7,8. השימוש של טכניקות אלה הפך את ההבנות של תשומת לב משותפת7,8,9, תשומת לב מתמשכת10, שינוי חזותי חוויות עם הגיל ועם ההתפתחות המוטורית4 , 6 , 11, ואת התפקיד של חוויות חזותיים ב- word לימוד12. המאמר הנוכחי מספק העקרונות המנחים והמלצות מעשיות נישאת על הראש לניסיונות עקיבה עם תינוקות ופעוטות, מתארת את סוגי הנתונים ניתן להפיק של העין נישאת על הראש מעקב אחד טבעי הקשר לפעוטות: זורמת צעצוע לשחק עם ההורים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

ערכת לימוד זו מבוססת על הליך של איסוף נתונים עקיבה נישאת על הראש עם פעוטות אושרו על ידי ועדת הבדיקה מוסדיים באוניברסיטת אינדיאנה. הסכמת הורים מושכלת הושג לפני ההשתתפות בניסוי של פעוטות.

1. הכנה המחקר

  1. עקיבה ציוד. בחר את אחת ממערכות מספר נישאת על הראש עקיבה כי הם זמינים מסחרית, אחד משווק גם במיוחד עבור ילדים או לשנות את המערכת כדי לעבוד עם כובע לתינוק בהזמנה אישית, למשל, כפי שמוצג דמויות 1 ו- 2. להבטיח כי מערכת עקיבה יש את התכונות הדרושות עבור בדיקות תינוקות ו/או פעוטות על-ידי ביצוע השלבים הבאים:
    1. בחר מצלמה זירת מתכוונן מבחינת מיצוב ויש לו זווית רחבה מספיק כדי ללכוד מבט של השדה המתאים למיעון שאלות המחקר. כדי ללכוד את רוב הפעילות של הפעוט באווירה חינם-הפעל כמו זה שתואר כאן, בחר מצלמה הלוכד תצוגה של שדה אלכסוני לפחות 100 מעלות.
    2. בחר מצלמת העין מתכוונן מבחינת מיצוב והוא בעל LED אינפרא-אדום גם בנוי לתוך המצלמה או הסמוכות על המצלמה וממוקמים בצורה כזאת, כי הקרנית של העין ישקפו את האור הזה. שימו לב כי כמה מודלים עקיבה קבועים מיצוב, אך בדגמי לממן התאמות גמיש מומלץ.
    3. לבחור מערכת עקיבה זה הוא פולשני, משקל קל ככל האפשר לספק הגדול ביותר סיכוי תינוקות/פעוטות אסבול לובש את הציוד.
      1. להטביע את המערכת לתוך כובע על ידי הצמדת המצלמות זירת ועין רצועה Velcro זה למוט הנגדי של Velcro תפור הכיפה, והמיקום המצלמות היוצא ממרכז התצוגה של הפעוט.
        הערה: מערכות שנועדו להיות דומה המשקפיים אינם מיטביים. המורפולוגיה של הפנים של הפעוט שונה מזו של אדם בוגר, חלקים הנשענים על האף של הפעוט או אוזניים יכול להיות מסיח את הדעת ולא נוח עבור המשתתף.
      2. אם ET קווית למחשב, צרור הכבלים ולשמור אותם מאחורי הגב של המשתתף כדי למנוע הסחת דעת או למעוד. לחלופין, השתמש מערכת עצמאי המאחסן נתונים על התקן מתווך, כגון טלפון נייד, וניתן להניחו על הילד, המאפשר ניידות גדול יותר.
    4. בחר חבילת תוכנה כיול המאפשרת כיול במצב לא מקוון.
  2. סביבת הקלטה.
    1. שקול במידה שבה הילד יעבור בחלל בעת איסוף הנתונים. אם עמדה אחת עדיפה, תזכיר את זה בפני המטפלת של הילד יכולים לעזור לילד להישאר במיקום הרצוי. להסיר את כל distractors פוטנציאליים מן המרחב למעט אלו שהילד צריך אינטראקציה עם, אשר צריכה להיות בהישג יד.
    2. מעסיקים מצלמה בגוף שלישי כדי לסייע הקידוד מאוחר יותר של ההתנהגות של ילדים כמו גם באשר לזהות רגעים כאשר עלול להפוך שנעקרו את ET. אם הילד לנוע ברחבי החלל, שקול מצלמות נוספות גם כן.

2. איסוף הנתונים עקיבה.

  1. אנשי ופעילות. יש שני ניסויים בפניכם, אחד כדי לקיים אינטראקציה עם לכבוש את הילד, ואחד למקם, מקם את ET.
    1. מלא לעסוק הילד פעילות הממלאת את הידיים של הילד כך הילד לא להגיע גם עד מהלך או לתפוס את ET בזמן להיות מונחת על הראש שלהם. שקול צעצועים המעודדים פעולות ידניות וספרים קטנים שהילד יכול להחזיק תוך הנסיין או האב קורא את הילד.
  2. למקם את ואח על הילד. מכיוון הסובלנות של פעוטות לובש את ET נישאת על הראש משתנה, לעקוב אחר ההמלצות הבאות לקדם הצלחה הצבת ושמירה על ואח על הילד:
    1. הזמן שהובילו המחקר, מבקשים המטפלים יש ללבוש את הילד שלהם של כובע או ביני, הדומה מה נמצא בשימוש עם ET בבית כדי להם להתרגל שיש משהו על הראש שלהם.
    2. המחקר, יש סוגים שונים של בקבוקים זמינים אשר יכול להיות מצורף את ET. התאמה אישית של כמוסות על-ידי רכישת בגדלים שונים וסגנונות של כובעים, כמו כובע בייסבול כי יכול להיות משוחק אחורה או כלב עם אוזניים בעלי חיים, והוספת Velcro שאליו יכול להיות מצורף מערכת עקיבה, מצויד הנגדי של Velcro. גם לשקול יש כובעים להיות משוחק על ידי המטפל ועל ניסויים, לעודד את הילד והיושב ללבוש גם כובע.
      1. לפני שמכניסים את הכובע על הילד, יש נסיינית desensitize הפעוט כדי נגיעות בראש על-ידי בקלילות נגיעה את השיער מספר פעמים כאשר תשומת לב ועניין של הפעוט מופנית צעצוע.
    3. כדי למקם את ואח על הילד, להיות מאחורי או לצד של הילד (ראה איור 2א). מניחים את ואח על הילד כאשר ידיהם תפוסים, כגון כאשר הילד מחזיק צעצוע בכל יד.
      1. אם הילד נראה כלפי הנסיין הצבת את ET, תגיד שלום ולתת את הילד יודע מה נעשה תוך כדי הליך למקום במהירות את ואח על ראשו של הילד. הימנע זז לאט מדי תוך הצבת ואח, אשר יכול לגרום לילד מצוקה, עלול להוביל המיצוב עניים כמו הילד יש הזדמנויות גדולות כדי להזיז את הראש שלהם או תושיט ET.
      2. כדי לצמצם את הזמן המושקע התאמת המצלמה לאחר השמה, לפני הצבת ואח של המשתתף, הגדר את המצלמות כדי להיות בעמדה הצפויה שלהם כאשר על ראשו של הילד (ראה סעיפים 2.3.1 ו 2.3.2).
  3. עמדה ניישר הסצנה ומצלמות העין. ברגע ET על ראשו של הילד, לבצע התאמות המיקום של מצלמות סצינה ועין תוך מעקב אחר הזנות וידאו מצלמות אלה:
    1. מיקום המצלמה זירת נמוך על המצח לטוב משוער שדה ראייה של הילד (ראה איור 1B); מרכוז תצוגת המצלמה סצנה על מה הילד נהיה מסתכל במהלך המחקר.
      1. זכור כי הידיים ואובייקטים מוחזק תמיד להיות מאוד קרוב לילד, נמוכה תצוגת המצלמה סצנה, בעוד חפצים אחרים יהיו על רקע ומעלה בנקודת המבט של המצלמה סצנה. מקם את המצלמה זירת לכידת הכי טוב סוג התצוגה הרלוונטיים ביותר שאלת המחקר.
      2. מבחן המיקום של המצלמה סצנה על ידי משיכת תשומת לב של הילד במיקומים מסוימים שלהם שדה ראייה באמצעות מצביע צעצוע או לייזר קטן. להבטיח מיקומים אלה נמצאים בבית הצפוי הצגת המרחק של האזורים זה יהיה עניין במהלך המחקר (ראה איור 3).
      3. למנוע הטיה על ידי בדיקת משטחים אופקיים מופיעים שטוח ב תצוגת המצלמה סצנה. לסמן את הכיוון זקופה של המצלמה זירת לצמצם את האפשרות של המצלמה מקבלת הפוך בשוגג במהלך שינוי מיקום, אך הערה כי צעדים נוספים במהלך עיבוד שלאחר אפשר הדימויים לכיוון הנכון במידת הצורך.
    2. כדי לקבל נתונים המבט באיכות גבוהה, מקם את המצלמה העין כדי לזהות התלמיד והן השתקפות הקרנית (CR) (ראה איור 2).
      1. מקם את המצלמה העין כך ממורכזת על תלמידו של הילד, עם לא סגר על-ידי הלחיים או ריסים לאורך כל טווח תנועה מלא של העין (ראה איור 2C-F עבור דוגמאות של תמונות עין טוב ורע). כדי לסייע עם זה, מקם את המצלמה עין לעין, ליד הלחי, המצביעה כלפי מעלה, מחזיק את המצלמה היוצא ממרכז התצוגה של הילד. לחלופין, מקם את המצלמה העין למטה, אל הצד החיצוני של העין, הצבעה פנימה.
      2. ודא שהמצלמה מספיק קרוב לעין כי התנועה שלו מייצרת תזוזה גדולה יחסית של התלמיד בתמונה עין המצלמה.
      3. למנוע הטיה על-ידי מוודא הפינות של העין בתמונה העין יכול ליצור קו אופקי (ראה איור 2C).
      4. ודא כי הניגוד של התלמיד לעומת הקשתית גבוה יחסית לתלמיד שניתן יהיה להבחין במדויק בין איריס (ראה איור 2C). כדי לסייע עם זה, להתאים את המיקום של נורית ה-LED (אם ליד המצלמה העין) או את המרחק של המצלמה עין מהעין (אם ה-LED אינה מתכווננות באופן עצמאי). לצורך זיהוי התלמיד מוגברת, מקם נורית ה-LED בזווית, לא ישר לתוך העין. להיות בטוח כי כל התאמות נורית ה-LED עדיין לייצר CR ברורה (ראה איור 2C).
  4. להשיג נקודות במהלך המחקר לכיול במצב לא מקוון.
    1. לאחר התמונות מזירת ועין כמו איכות גבוהה כמו הם יכולים להיות, כיול לאסוף נתונים על-ידי את תשומת הלב של הילד במקומות שונים בתוך שדה הראייה שלהם.
      1. להשיג נקודות כיול על משטחים שונים עם משהו בבירור מפנה תשומת לב של הילד נקודה קטנה, ברור בתוך שדה הראייה שלהם (ראו איור 3). לדוגמה, השתמש סמן לייזר נגד רקע מוצק, או משטח עם נורות LED מופעל באופן עצמאי קטן.
      2. להגביל את הנוכחות של אחרים יעדים מעניינים בתצוגה של הילד על מנת להבטיח כי הילד נראה לעבר מטרות כיול.
    2. בין מושך תשומת לב למיקומים שונים הדורשים גדול displacements זוויתי של העין.
      1. מכסה את שדה הראיה באותה מידה, אל תזוזו מהר מדי בין נקודות, אשר יסייעו במציאת saccades ברורה של הילד במהלך הכיול לא מקוון כדי לסייע להסיק כאשר הם נראו אל המיקום הבא.
      2. אם הילד לא נראה מיד למיקום המסומן החדש, לתפוס את תשומת ליבם אל המיקום על ידי נענוע הלייזר, הפעלת/על הנוריות או נגיעה המיקום עם האצבע.
      3. אם ריאלי, להשיג יותר נקודות כיול מאשר הצורך במקרה כמה יצא ניתנת לשימוש מאוחר יותר.
    3. ודא כי תנוחת הגוף של הילד במהלך הכיול תואם את העמדה כי ייעשה שימוש במהלך המחקר.
      1. לדוגמה, אל תאסוף נקודות כיול הילד יושב אם הוא צפוי כי הילד מאוחר יותר תהיה מוכנה.
      2. להבטיח כי המרחק בין הילד, המטרות כיול דומה המרחק בין הילד לבין אזורים זה יהיה עניין במהלך המחקר.
      3. אין למקם נקודות כיול קרוב מאוד אל הגוף של הילד, אם, במהלך הניסוי, הילד בעיקר נהיה מסתכל אובייקטים שהם יותר רחוק. אם אחד שמעוניין אובייקטים ורחוקות, לשקול קבלת שתי סדרות של כיול נקודות אשר מאוחר יותר ניתן להשתמש כדי ליצור ולידציות ייחודי עבור כל מרחק צפייה (לקבלת מידע נוסף, ראה סעיף 3.1).
        הערה: העין המשקפת מעקב הוא פיתוח טכנולוגיה13,14 כי הבטחות מקדמות מעקב מבט לעומק.
    4. כדי להתאים עבור סחיפה או תנועת ET במהלך המחקר, לאסוף נקודות כיול הן את ההתחלה ואת הסוף של המחקר לכל הפחות. אם ריאלי, לאסוף נקודות נוספות כיול במרווחי זמן קבועים במהלך ההפעלה.
  5. נטר ET והאדם השלישי צילומי במהלך המחקר.
    1. אם ET נתקל או misaligned עקב תנועות/פעולות אחרות, שימו לב מתי במחקר זה קרה כי זה עשוי להיות נחוץ לכייל מחדש קוד על החלקים של המחקר לפני ואחרי מהמורה/אי-התאמות בנפרד (ראה סעיף 3.1.1).
    2. במידת האפשר, פסיקה המחקר לאחר כל מהמורה/אי-התאמות כדי למקם מחדש את המצלמות זירת ועין (ראה סעיף 2.3), ולאחר מכן להשיג נקודות חדשות לצורך כיול (ראה סעיף 2.4).

3. לאחר המחקר, לכייל את הנתונים ET באמצעות תוכנת כיול צג.

הערה: מגוון רחב של חבילות תוכנה כיול זמינים מסחרית.

  1. לשקול יצירת ולידציות מרובים. התאמה אישית של כיול מצביע על מקטעי וידאו שונים כדי למקסם את הדיוק של המסלול המבט בכך שלא יאכילו את הנתונים אלגוריתם תואמים באופן שגוי.
    1. אם ET לשנות עמדה בכל עת במהלך המחקר, ליצור ולידציות נפרדים עבור החלקים לפני ואחרי השינוי בעמדות ואח.
    2. אם מעוניינת תשומת לב אובייקטים במרחקים צפייה שונות, ליצור ולידציות נפרדים עבור החלקים של הווידאו שבו הילד הוא מחפש אובייקטים ממרחק צפייה בכל. זכרו הבדלי הצגת המרחק עשוי להיווצר על-ידי במאזן תשומת לב של הילד בין מאוד קרוב, משתנים אובייקטים רחוק, אבל גם על ידי שינויים בתנוחת הגוף של הילד באופן יחסי אובייקט, כגון המעבר בין ישיבה לעמידה.
  2. לבצע כיול לכל. להקים את המיפוי בין זירת ועין על-ידי יצירת סדרה של כיול נקודות - נקודות בתמונה סצנה שבה המבט של הילד בוים בבירור במהלך במסגרת זו. הערה כי תוכנת הכיול יכול לנחש, אינטרפולציה נקודת המבט (ג'ובניקים) במסגרות כל מתוך קבוצת נקודות כיול באופן שווה התפזרו על פני תמונת זירת.
    1. לסייע את תוכנת כיול באיתור את התלמיד ואת CR בכל מסגרת של המצלמה עין וידאו כדי להבטיח ג'ובניקים מזוהה אמין. במקרים שבו התוכנה אינו יכול לזהות את CR אמין ועקבי, להשתמש את התלמיד היחיד (שים לב, עם זאת, איכות הנתונים תסבול כתוצאה מכך).
      1. לקבל תמונה עין טובה במסגרות מצלמת העין על ידי התאמת הסף של הכיול פרמטרים זיהוי שונים של התוכנה, אשר עשויים לכלול: הבהירות של התמונה העין, מצפה בגודל של התלמיד התוכנה ומגדיר תיבה תוחמת את זה גבולות איפה התוכנה תחפש התלמיד. לצייר את התיבה התוחמת קטן ככל האפשר תוך הקפדה כי התלמיד נשאר בתוך הקופסה ברחבי מגוון שלם של העין של תנועה. להיות מודע לכך תיבה תוחמת גדול שמקיף שטח התלמיד לעולם לא גוזל מגבירה את הסבירות של זיהוי התלמיד שווא עלול לגרום תנועות קטנות של התלמיד יזוהו פחות מדויק.
      2. שים לב כי אפילו לאחר התאמת זיהוי סף שונים של התוכנה, התוכנה עשויה עדיין לפעמים שגוי לאתר את האישון או CR; למשל, אם הריסים מכסה האישון.
    2. למצוא נקודות כיול טוב מבוסס על המסגרות המצלמה זירת ועין. שימו לב כי הנקודות כיול הטוב ביותר מספק לתוכנה הן אלה שבו התלמיד ואת CR במדויק מזוהים, העין stably אובססיבית על נקודה בבירור בחלל בתמונה סצנה, ואת הנקודות מפוזרים באופן אחיד על פני הטווח כולו של תמונת הסצנה.
      1. ודא כי התלמיד זיהוי מדויק לכל מסגרת שבה מותווים נקודת הכיול, כך קואורדינטות זירת חוקי x-y וגם קואורדינטות תלמידו חוקי x-y הם המוזנים האלגוריתם.
      2. במהלך המעבר הראשון-כיול, לזהות נקודות כיול ברגעים כאשר הילד בבירור מצפה לנקודת ברורים בתמונה סצנה. יש לזכור שאלו יהיו נקודות במכוון שנוצרו על-ידי הנסיין בעת איסוף הנתונים, למשל עם מצביע לייזר (ראה איור 3A-B), או שהם יכולים להיות נקודות מן המחקר שבו ג'ובניקים הוא קלות לזיהוי (ראה איור 3C), כל עוד התלמיד מזוהה באופן מדויק למסגרות אלה.
      3. כדי למצוא רגעים של מבטכם יותר קיצוני x-y זירת התמונה קואורדינטות, לסרוק דרך עין המצלמה המסגרות למצוא רגעים עם זיהוי מדויק תלמידו העין של הילד נמצאת מעמדה x-y הקיצונית ביותר.
    3. לעשות "מעברים" מרובים עבור כל כיול כדי לחדד iteratively על הכיול המדויק ביותר האפשרי. שימו לב כי לאחר השלמת הראשון "מעבר"-כיול, תוכניות רבות תאפשר המחיקה של נקודות השתמשת בעבר מבלי לאבד את המסלול הנוכחי (למשל צלב דק). בחר ערכה חדשה של כיול נקודות כדי לאמן את האלגוריתם מאפס אבל עם סיוע נוספים של המסלול ג'ובניקים שנוצרו על-ידי מעבר הכיול הקודם, המאפשרת להגדיל בהדרגה את כיול דיוק בהדרגה "לנקות" רעש או אי דיוקים שהוצגו על ידי עובר קודמות.
  3. להעריך את איכות כיול על ידי התבוננות כמה טוב ג'ובניקים תואם למיקומים המבט ידועים, כגון הנקודות המיוצר על ידי סמן לייזר במהלך הכיול, ומשקף את הכיוון ואת גודל הסקאדיות של הילד. הימנע משימוש נקודות כדי להעריך את איכות כיול ששימשו גם נקודות במהלך תהליך כיול.
    1. זוכר את זה, כי הראש והעיניים של הילדים בדרך כלל מיושרים, תשומת לב לילדים בדרך כלל מכוונת לעבר המרכז של תמונת זירת ומסלול מדויק ישקפו זאת. כדי להעריך את הטיפול של המסלול, להתוות את הקואורדינטות ג'ובניקים מסגרת x-y בתמונה זירת שנוצר על ידי הכיול (ראה איור 4). לאשר כי הנקודות הם הכי צפופה במרכז התמונה זירת מופץ באופן סימטרי, למעט במקרים שבו המצלמה זירת היה לא ממורכז על המרכז של שדה ראייה הילד כשהמצביע במקור.
    2. שימו לב כי חלק מהתוכנות כיול יפיק ציונים בכושר קווית ו/או homography המשקפים כיול דיוק. זכור כי הציונים האלה הם שימושי במידה מסוימת מאז, אם הם עניים, המסלול צפוי גם להיות עני. עם זאת, אין להשתמש בכושר ציונים כמו המדד העיקרי של כיול דיוק כפי הם משקפים את מידת שאליו הנקודות שבחרת כיול מסכים עם עצמם, אשר מספק מידע אודות של נקודות אלה למיקום האמת הקרקע של ג'ובניקים התאמת.
    3. זכור כי יש רגעים במחקר כי המטרה של המבט בנקל, לכן יכול לשמש כאמת הקרקע. לחשב את רמת הדיוק מעלות זווית ויזואלית על ידי מדידת השגיאה בין מטרות המבט ידוע על הצלב ג'ובניקים (שגיאה בפיקסלים של תמונת הוידיאו ניתן להמיר מעלות בהתבסס על מאפייני העדשה של המצלמה זירת)4.

4. קוד אזורי עניין (ROIs).

הערה: רועי קידוד הוא הערכת ג'ובניקים הנתונים כדי לקבוע איזה אזור ילד. מטפל באופן חזותי במהלך רגע מסוים בזמן. רועי יכול להיות מקודד עם רמת דיוק גבוהה ורזולוציה גבוהה מתוך נתוני מסגרת ג'ובניקים. הפלט של קידוד זה הוא זרם של נקודות נתונים - נקודה אחת לכל מסגרת וידאו - להצביע על האזור של ג'ובניקים לאורך זמן (ראה איור 5א).

  1. לפני תחילת רועי קידוד, להרכב רשימת ROIs כל זה צריך להיות מקודד מבוסס על שאלות המחקר. שימו לב כי קידוד ROIs לא נחוצים לענות המחקר שאלות גורם קידוד זמן רב שלא לצורך.
  2. עקרונות רועי קידוד.
    1. זכור כי קידוד מוצלח דורש ויתור על ההנחות של coder לגבי איפה הילד צריך להיות מסתכל, במקום זה בודק בזהירות עין תמונה של כל מסגרת, הסצנה תמונות ו ג'ובניקים מחושב. לדוגמה, גם אם אובייקט מוחזק על-ידי הילד הוא גדול מאוד בתמונה הסצינה עבור מסגרת מסוימת, לא יסיק כי הילד מסתכל האובייקט באותו הרגע אלא גם שמציין את המיקום של העיניים. שימו לב כי ROIs לציין מאיזה אזור הילד הוא foveating, אבל לא ללכוד המידע החזותי המלא הילד קולט.
    2. השתמש את העין תמונה, תמונות זירת ו ג'ובניקים המסלול כדי לקבוע אילו רועי הוא מטופל באופן חזותי כדי.
      1. השתמש המסלול ג'ובניקים כמדריך, ולא טחון-האמת. למרות אידיאלי המסלול ג'ובניקים יציין ברור המיקום המדויק הביט על ידי הילד לכל אחת מהמסגרות, להיות מודע כי זה לא תמיד יהיה המקרה בשל 2 מימד (2D) של תמונת זירת ביחס הטבע תלת-ממד של העולם האמיתי להצגה על-ידי צ'יל d ווריאציה של כיול דיוק בין המשתתפים.
        1. זכור כי המסלול ג'ובניקים מחושב היא הערכה המבוססת על אלגוריתם כיול, כי אמינות של המסלול ג'ובניקים עבור מסגרת מסוימת ולכן תלוי עד כמה התלמיד ואת CR מזוהים; אם או שניהם לא מזוהים או לא נכונים, המסלול ג'ובניקים לא יהיה אמין.
          הערה: לעיתים, הצלב תהיה באופן עקבי את המטרה על ידי במרחק קבוע. תוכנה חדשה יותר עלולה לאפשר אחד לתיקון שהמפתחות לסתירה הזו. אחרת, חוקר מיומן עשוי לעשות את התיקון באופן ידני.
      2. להשתמש בתנועה של התלמיד בתמונת העין כמו הסימן העיקרי זה רועי ייתכן ששינית.
        1. גלול דרך מסגרות אחד אחד צופה את התמונה העין. כאשר מתרחשת תנועה גלוי של העין, לבדוק אם הילד הסטה שלהם ג'ובניקים רועי חדש או אין ROI מוגדרים.
        2. שימו לב כי לא כל תנועות עיניים מצביעות על שינוי ROI. אם רועי מהווה אזור גדול של שטח (לדוגמה, אובייקט מקרוב), יש לזכור את העין קטן תנועה עשוי לשקף מבט למיקום חדש בתוך אותו ההחזר. באופן דומה, זכור כי תנועות עיניים יכול להתרחש כמו הילד של ROI נע יחיד, או כילד זז הראש שלהם נע גם את עיניהם כדי לשמור על מבט על רועי באותו.
        3. שימו לב כי עם קצת ETs תמונת עין שיקוף-תמונה של העין של הילד, במקרה אם העין יזוז שמאלה צריכה להתאים לשינוי מימין בסצינה.
    3. המסלול ג'ובניקים משמש רק מדריך, עושה שימוש במידע הקשרית זמינים גם להנחות את החלטות קידוד.
      1. שילוב מידע ממקורות שונים או מסגרות בעת קידוד ROI. אף-על-פי רועי מקודד בנפרד לכל אחת מהמסגרות, לנצל מסגרות לפני ואחרי המסגרת הנוכחית כדי לקבל מידע הקשרי עשוי לסייע בקביעת ההחזר הנכון. למשל, אם המסלול ג'ובניקים הוא נעדר או שגוי עבור מסגרת נתון עקב זיהוי תלמיד מסכן, אך העין לא זז בהתבסס על המסגרות הקודמות ובעקבות שבו התלמיד זוהה באופן מדויק, אז להתעלם המסלול ג'ובניקים עבור מסגרת זו, קוד הבננות רועי sed במסגרות הסמוכות.
      2. החלטות אחרות ספציפיות לשאלות המחקר של המשתמשים.
        1. לדוגמה, להפוך את פרוטוקול כיצד קוד רועי כאשר שני ROIs בסמיכות אחד לשני במקרה זה יכול להיות קשה לקבוע איזה מהם הוא רועי "הנכונה". במקרים שבו הילד מופיע כדי להיות קיבעון בצומת של ROIs שני, להחליט אם יש קוד ROIs שניהם בו זמנית או אם לנסח מערכת כללים ההחלטה כיצד לבחור ולהקצות רק לאחת הקטגוריות רועי.
        2. כדוגמה נוספת, כאשר עצם עניין מתקיים כך יד הוא occluding את האובייקט, להחליט אם קוד של ג'ובניקים רועי מהיד או כמו רועי עבור האובייקט מוחזק.
  3. קוד ROI של אמינות. ליישם את אמינות קידוד הליך לאחר ההחזר ההתחלתי קידוד פרוטוקול הושלמה. יש סוגים רבים ושונים של אמינות נוהלי קידוד זמינים; בחר את ההליך הרלוונטי ביותר בהתבסס על שאלות המחקר הספציפי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

השיטה שנדונו כאן הוחל על חנם צעצוע לשחק הקשר בין לפעוטות והוריהם. המחקר תוכנן לחקור תשומת לב טבעי בסביבה עמוס. דיאדת הונחו לשחק בחופשיות עם סט של 24 צעצועים במשך שש דקות. תשומת לב ויזואלית של פעוטות נמדדה על ידי קידוד תחילתה, קיזוז של נראה ספציפית ל אזורים מעניינים (ROIs)--כל הצעצועים 24 והפנים של ההורה, ועל -ידי ניתוח משך ופרופורציה של מחפשים זמן כל רואי. התוצאות הם דמיינו באיור5.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

פרוטוקול זה מספק העקרונות המנחים והמלצות מעשיות ליישום רכוב ראש העין מעקב אצל תינוקות וילדים צעירים. פרוטוקול זה היה מבוסס על המחקר של התנהגויות הפעוט טבעי בהקשר של האב-הפעוט משחק חופשי עם צעצועים באווירה מעבדה. ללא צורך במיקור חוץ עקיבה ציוד ותוכנות שימשו בכיול וקידוד נתונים. למרות זאת, פרוטוקול זה נועד להיות חלים באופן כללי על חוקרים באמצעות מגוון מערכות עקיבה נישאת על הראש כדי לחקור מגוון נושאים בהתפתחות התינוק והילד. למרות שימוש אופטימלי של פרוטוקול זה יכלול לימוד ספציפיים תפירה, האימוץ של אלה שיטות כללי הובילו שימוש...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

המחברים מצהירים כי יש להם אין אינטרסים מתחרים או סותר.

תודות

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

מחקר זה מומן על ידי מכוני הבריאות הלאומיים מענקים R01HD074601 (C.Y.), T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.), F32HD093280 (L.K.S.); הקרן הלאומית למדע הענק BCS1523982 (L.B.S., C.Y.); על ידי אוניברסיטת אינדיאנה מיוזמה מחקר שטח המתעוררים - למידה: המוח, מכונות וילדים (L.B.S.). המחברים תודה המתנדבים לילד ולהורה שהשתתפו במחקר זה, מי הסכימה להיות בשימוש הדמויות ואת הצילומים של פרוטוקול זה. אנחנו מעריכים גם את חברי של קוגניציה חישובית, למידה מעבדה, במיוחד סוון Bambach, חן Anting, סטיבן Elmlinger, סת פוסטר, גרייס Lisandrelli ו טיי שרלין, עבור שלהם סיוע בפיתוח של גימורים פרוטוקול זה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
גשש עיניים רכוב על הראשPupil Labsמצלמה עולמית ומצלמת
עיניים

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tatler, B. W., Hayhoe, M. M., Land, M. F., Ballard, D. H. Eye guidance in natural vision: Reinterpreting salience. Journal of Vision. 11 (5), 1-23 (2011).
  2. Hayhoe, M. Vision using routines: A functional account of vision. Visual Cognition. 7 (1-3), 43-64 (2000).
  3. Land, M., Mennie, N., Rusted, J. The Roles of Vision and Eye Movements in the Control of Activities of Daily Living. Perception. 28 (11), 1311-1328 (1999).
  4. Franchak, J. M., Kretch, K. S., Adolph, K. E. See and be seen: Infant-caregiver social looking during locomotor free play. Developmental Science. 21 (4), 12626(2018).
  5. Franchak, J. M., Kretch, K. S., Soska, K. C., Adolph, K. E. Head-mounted eye tracking: a new method to describe infant looking. Child Development. 82 (6), 1738-1750 (2011).
  6. Kretch, K. S., Adolph, K. E. The organization of exploratory behaviors in infant locomotor planning. Developmental Science. 20 (4), 12421(2017).
  7. Yu, C., Smith, L. B. Hand-Eye Coordination Predicts Joint Attention. Child Development. 88 (6), 2060-2078 (2017).
  8. Yu, C., Smith, L. B. Joint Attention without Gaze Following: Human Infants and Their Parents Coordinate Visual Attention to Objects through Eye-Hand Coordination. PLoS One. 8 (11), 79659(2013).
  9. Yu, C., Smith, L. B. Multiple Sensory-Motor Pathways Lead to Coordinated Visual Attention. Cognitive Science. 41, 5-31 (2016).
  10. Yu, C., Smith, L. B. The Social Origins of Sustained Attention in One-Year-Old Human Infants. Current Biology. 26 (9), 1-6 (2016).
  11. Kretch, K. S., Franchak, J. M., Adolph, K. E. Crawling and walking infants see the world differently. Child Development. 85 (4), 1503-1518 (2014).
  12. Yu, C., Suanda, S. H., Smith, L. B. Infant sustained attention but not joint attention to objects at 9 months predicts vocabulary at 12 and 15 months. Developmental Science. , (2018).
  13. Hennessey, C., Lawrence, P. Noncontact binocular eye-gaze tracking for point-of-gaze estimation in three dimensions. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (3), 790-799 (2009).
  14. Elmadjian, C., Shukla, P., Tula, A. D., Morimoto, C. H. 3D gaze estimation in the scene volume with a head-mounted eye tracker. Proceedings of the Workshop on Communication by Gaze Interaction. , Association for Computing Machinery. New York. 3(2018).
  15. Castellanos, I., Pisoni, D. B., Yu, C., Chen, C., Houston, D. M. Embodied cognition in prelingually deaf children with cochlear implants: Preliminary findings. Educating Deaf Learners: New Perspectives. Knoors, H., Marschark, M. , Oxford University Press. New York. (2018).
  16. Kennedy, D. P., Lisandrelli, G., Shaffer, R., Pedapati, E., Erickson, C. A., Yu, C. Face Looking, Eye Contact, and Joint Attention during Naturalistic Toy Play: A Dual Head-Mounted Eye Tracking Study in Young Children with ASD. Poster at the International Society for Autism Research Annual Meeting. , (2018).
  17. Yurkovic, J. R., Lisandrelli, G., Shaffer, R., Pedapati, E., Erickson, C. A., Yu, C., Kennedy, D. P. Using Dual Head-Mounted Eye Tracking to Index Social Responsiveness in Naturalistic Parent-Child Interaction. Talk at the International Congress for Infant Studies Biennial Congress. , July (2018).
  18. Holmqvist, K., Nyström, M., Andersson, R., Dewhurst, R., Jarodzka, H., Van de Weijer, J. Eye tracking: A comprehensive guide to methods and measures. , Oxford University Press. (2011).
  19. Saez de Urabain, I. R., Johnson, M. H., Smith, T. J. GraFIX: a semiautomatic approach for parsing low- and high-quality eye-tracking data. Behavior Research Methods. 47 (1), 53-72 (2015).
  20. Franchak, J. M. Using head-mounted eye tracking to study development. The Cambridge Encyclopedia of Child Development 2nd ed. Hopkins, B., Geangu, E., Linkenauger, S. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. 113-116 (2017).
  21. Yonas, A., Arterberry, M. E., Granrud, C. E. Four-month-old infants' sensitivity to binocular and kinetic information for three-dimensional-object shape. Child Development. 58 (4), 910-917 (1987).
  22. Smith, T. J., Saez de Urabain, I. R. Eye tracking. The Cambridge Encyclopedia of Child Development. Hopkins, B., Geangu, E., Linkenauger, S. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. 97-101 (2017).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים