눈 추적을 포함 하는 Dichoptic 프레 젠 테이 션 시스템을 구축 하는 방법

요약

우리는 최근 dichoptic 시각적 자극 프레 젠 테이 션 및 추적 동시에¹눈 눈 수는 방법을 제안 했다. 열쇠는 적외선 눈 추적기와 해당 적외선 투명 한 거울의 조합 이다. 이 원고는 깊이 제공 한다 초기 설정 및 일상적인 작업에 대 한 프로토콜.

초록

Dichoptic 프레 젠 테이 션, 두 눈에 다른 자극의 프레 젠 테이 션 3D 비전과 interocular 억제 관련 연구에 대 한 필수적입니다. 특히 연구 interocular 억제에 대 한 동 공 및 oculomotor 조치의 독특한 실험 값에는 성장 한 문학이 이다. 비록 따라서 도움이 될 것 이라고 취득 하는 눈-추적 대책 연구 dichoptic 프레 젠 테이 션, dichoptic 프레 젠 테이 션 (예: 미러)에 대 한 필수 하드웨어를 자주 사용 하는 높은-품질 눈 추적, 비디오 기반으로 눈을 사용 하는 경우에 특히 방해 추적자입니다. 우리는 최근 적외선 투명 거울¹을 사용 하 여 표준 dichoptic 프레 젠 테이 션 시스템을 적외선 눈 추적기에 결합 하는 실험적인 체제를 설명 합니다. 설치 표준 모니터와 눈 추적자, 구현 하기 쉽고 저렴 한 가격 (미국 $1000)의 순서와 호환 됩니다. 기존의 방법에 상대 하지 특별 한 장비가 필요 하 고 자연과 시각적 자극의 품질에 몇 가지 제한을 포즈의 혜택은 있습니다. 여기 우리 건설을 우리의 설치를 사용 하 여 시각적 가이드 제공.

서론

정상적인 시청 조건 하에서 각각 우리의 눈의 약간 다른 시각 입력을 받습니다. 이 세계의 하나의 일관 된, 3 차원 표현 생산 처리 입력. Dichoptic 프레 젠 테이 션, 두 눈의 각각에 게 제공 하는 입력 키를 독립적으로 제어 연습 따라서 인간 두 개의 2 차원 망막 이미지^{2 3 차원 표현을 재구성 하는 방법을 연구 하는 연구원을 가능 ,34}. 또한, 두 눈의 이미지는 너무 비슷하지, interocular 조합이 실패 하 고 관측 대신 동안 한 번에 이미지 하나만의 지 각을 보고 다른 남아 두 눈 경쟁⁵ 같은 현상에서 억제 하 고 연속 플래시 억제⁶. 이러한 interocular 억제의 연구원도, dichoptic 프레 젠 테이 션,이 경우에 시험 하는 사용 인식⁷, 지 각 선택^8,9, 그리고 무 의식의 신경 로커 스 같은 주제와 관련 된 질문 처리¹⁰.

시선을 눈동자 역학은 인간 행동 및 인식에 대 한 연구에서 여러 목적을 위해 기록 됩니다. 시선 방향에 대해, 예를 들어, 주의 할당^11,,1013 결정 알릴 수 있다¹⁴, 눈동자 크기 시각 처리^{15의 측면을 보여줄 수 있는 하는 동안 만들기 16}, 작업 참여¹⁷또는 액체 정보¹⁸.

안구 추적 dichoptic 프레 젠 테이 션을 결합 하는 것입니다로, 예를 들어, 3 차원 (3D) 인식^19,20,,2122 또는 눈 응답 시각적 연구에 유용 interocular 억제^23,,2425동안 입력. 예를 들어 눈 행동 연속 플래시 억제²³동안 주관적 인식 없이 무의식적인 처리를 공개 발견 되었습니다. 임상 시각 연구 dichoptic 프레 젠 테이 션에 영향을 주는 두 눈 비대칭으로, 예를 들어 모니터링 단 안 하 고 두 눈 시각 왜곡에서 발생 하는 눈 질병을 조사 하는 동안 두 눈을 추적 하는 능력을 사용할 수 있습니다. 약시²⁶ 및 maculopathy²⁷.

우리 최근 설치¹ 높은 품질 비디오 기반 안구 추적 및 크기에 약간 제한 dichoptic 자극의 조합 또는 자극, 색상에 대 한 수를 설명 하 고 우리는 그것의 성능 평가. 아래 우리는 건설 및이 설정 사용 하 여 요약 됩니다.

프로토콜

이 프로토콜은 제도적 검토 보드의 미시간 주립 대학에 의해 승인 되었습니다.

1. 시스템 구축

1. 근거
   1. 준비 거울 설치에서 고전적인 휘트스톤 stereoscope ²⁸의 변종 그림 1 , 참가자를 기준으로 45 ° 각도로 위치 하는 2 개의 거울으로 구성 된 ' s 중간. 서로 마주보는 테이블의 반대 끝에 위치 하는 두 개의 화면에서 자극을 반영 하는 거울.
   2. 거울 앞 참가자 좌석 그리고 각 눈으로 다른 미러를 통해 반영 다른 화면을 볼 그들. 최상의 결과 얻으려면 사용 머리 나머지 참가자 안정화 ' s 머리.
   3. 는 적외선-민감한 비디오 기반 눈 추적, 카메라 등 한 조명 기, 참가자 앞 하지만 거울 뒤에 위치. 눈 추적자 그림 1에서 상자에 의해 표시 됩니다.
      참고: 이런이 종류의 일반 설정에서 눈을 추적 하려고 할 때 한 가지 문제는 눈은 거울에 의해 차단 됩니다.
   4. 사용으로 종종 광고 2 개의 전면 표면 거울 " 찬 거울 " (입사 각도: 45 °), 그 눈에 보이는 파장의 가까운 완전 한 반사율과 가까운 적외선 파장 (참조 표 1 자세한의 가까운 완전 한 전송 기능 거울에 대 한 정보).
      참고: 이러한 거울은 과학 및 산업 목적, 일반적으로 다음과 같은 구성 요소 목록에 대 한 광학 장비를 공급 하는 회사를 통해 얻을 수 있습니다 ' 찬 거울 '의 형식으로 또는 ' dichroic 거울 ' (참조 자료에서 자세히 / 장비 테이블)입니다. < tr >

      		1 설치	설치 2
      거울	크기	10.10 × 12.70 cm	10.10 × 12.70 c m
      	반사율	400 ~ 690 nm	425 ~ 650 nm
      	전송	750 ~ 1200 nm	800 ~ 1200 nm
      눈 추적자	브랜드	연구-엔드 눈 추적자	고객 등급 눈 추적자
      	전송	890 ~ 940 nm	약 850 nm

      
      표 1. 우리가 일 하는 설치의 두 가지 버전의 세부 사항.
      눈 추적자 ' s 전송 웨이브 길이 범위는 거울에 의해 덮여 있다 ' 전송 범위는 45 ° 각도로 발생률, 하지만 그들의 반사율 범위 밖에.
2. 구조 설치의
   1. 책상 위에 설치를 구축. 거울과 눈 추적자, 게다가 그것은 요소로 이루어진 3 사용자 섬유판의 만든 (조립 가이드에 대 한 그림 2 참조)와 모니터-무기에 사용할 수 있는 일반 사무실에서 두 명의 평면 스크린 모니터 공급 상점.
   2. 섬유판 요소
      1. fiberboards의 세 가지 구성 요소에서 설치 프로그램의 프레임 워크를 구축: 하나의 중앙 구성 요소 및 두 참조 보드 각 측면 (참조 그림 1 일반적인 위치, 테이블에 대 한 2 상세한 크기 및 그림 2 각 부품의 조립 가이드에 대 한). 매트 블랙 가벼운 살포를 줄이기 위해 모든이 조각을 페인트.
         참고: 거울과 눈 추적자 중심 구성 요소 보유 하고있다 ( 그림 2B와 2D 참조). 모두는 동일한 고원에 따라서 참가자에 눈 추적자 유지 ' 눈높이.
      2. 그런 책상 앞에 8 cm 나뭇잎이 구성의 최상위 요소를 배치 합니다. 이러한 배열은 참가자에 대 한 충분 한 공간이 허용 ' 얼굴 머리 받침대에 안정 하 고 참가자 사이의 거리를 최소화 하면서 만료 동안 거울에 응축을 방지 ' s 눈을 최대화 하기 위해 미러는 참가자의 가능한 사용 ' s 시야.
      3. 위치는 스크린의 쉬운 수동 보정에 대 한 모니터 (조립 가이드에 대 한 위치 및 그림 2 패널 A와 C 그림 1 참조) 아래 바로 두 참조 보드. 스크린과 보드 사이의 그림 1에서 명백한 오프셋 때문에 제한 된 깊이 단서 이미지; 보드 양쪽에 모니터 바로 같습니다.
      4. 긴 수직 보정 보드 (아래 참조)이이 보드를 안정화의 쉽도록 책상의 앞에 넘어 4 cm를 두고 하는 동안 정확 하 게 긴 horizontals 책상의 가장자리를 맞춥니다. 두 개의 작은 수직 세로로 긴 체류 보장 합니다 모니터에 대 한 참조로 수직.
      5. 필요에 따라 사용 별도 섬유판의 캘리브레이션 보드 ( 그림 3 참조). 이 경우에, 취득 후 모니터의 최적의 위치, 참조 보드에 대 한 캘리브레이션 보드 놓고 장소에 동안 참조 보드와 캘리브레이션 보드에 모니터의 위치를 나타내는 (의 예제에서 < 강한 클래스 = "xfig" > 그림 3,이 표시를 제공 하는 나무로 되는 판금).
      6. 가 원하는 모니터 위치 때마다 손실 됩니다 (실수로 또는 다른 실험 다른 위치를 요구 하기 때문에), 상대적으로 같은 장소에서 다시 캘리브레이션 보드를 넣어 보정 보드에 표시를 사용 하 여이 위치를 검색 합니다 책상에 고정 된 위치를 참조 보드. 이동 모니터 다시 라인 적절 한 표시와 함께 (2.1.1 단계를 참조 하십시오. 자세한 내용은).

         구성 요소	크기 (cm)	번호	비고
         중앙 구성 요소 < / td >	80 × 25 × 2	1	수평 상단
         	23 × 25 × 2	1	수평 하단
         	21 × 32 × 2	1	중앙 수직
         	32 × 25 × 2	1	전면 수직
         참조 보드	61 × 11 × 2	2	긴 수평
         	66 × 29 × 2	2	긴 수직
         	11 × 15 × 2	4	작은 수직

         
         표 2. 섬유판 구성 요소 세부 정보.
   3. 모니터와 거울
      1. 표준 사무실 책상 위에 설치 위치.
      2. (클램핑 참조 보드와 책상) 책상의 측면에 고정 하는 표준 모니터 팔에 두 명의 평면 스크린 모니터를 탑재 합니다. 이러한 무기 3 개 차원에서 번역 뿐만 아니라 스크린의 평면에서 회전 수 있습니다. 기존의 CRT 모니터는 명확 하 게 설치, 또한 호환 위치와 위치 같은 유연성을 감당할 것 이다 하지만.
      3. 찬 거울을 재고 동일한 공급자에 의해 목적을 위해 판매 되는 미러 마운트에 거울을 탑재 합니다. 참가자에는 거울을 들고 섬유 보드에 이러한 마운트를 연결 ' 눈 수준. 센터, 참가자의 앞에 90 °에 터치 거울 각도 위치 ' s 코.
   4. 남은 요소
      참고: 일부 실험 필요 참가자 그들의 눈의 모퉁이에서 화면에 표시 되지 않는 있도록 화면 ( 그림 4A에서 점선)에 시력의 직접적인 라인 피해 야 한다.
      1. 만들 경우 " 블 " 검은 판지와 거품 패딩 구멍 스트랩 블랙, 그린의 하 고 머리의 게시물에 첨부 ( 그림 4B 참조) 휴식. 조정 높이 개별 참가자에 맞게 각도에 씌여 져. 참가자의 앞에 벽에 높은 반사율, 경우이 도움이 될 것입니다 검은 직물의 조각을 매달려.

2. 시스템을 사용 하 여

1. 하드웨어 캘리브레이션
   참고: 교정의 목적은 두 모니터의 융합의 용이성에 대 한 두 명의 모니터의 만족 스러운 맞춤을 달성 하기 위해 ' 각 참가자에 대 한 이미지. 이 두 단계에서 달성 될 수 있다: 하드웨어 캘리브레이션 (여기에 설명 된) 및 소프트웨어 보정 (아래 설명 참조).
   1. 때 위에서 설명한 대로 보정 보드를 사용 하 여 참조 보드 중 하나 그것을 정렬, 필요한 경우, C 클램프와 함께 놓고 해당 모니터 캘리브레이션 보드에 원하는 레퍼런스 라인 일렬로 이동에 들고. 모니터, 서로 평행 하 게 해야 하 고 각각의 참조 보드 위에 바로 되어야 합니다.
   2. 씌여 져를 사용 하 여 참가자 이동 ' s 눈높이 고 즉 약간은 중간 선으로 그들을 회전 더 안쪽으로, 모니터의 방향에 비해. 각 눈이 직접 그것을 보고 하지 않고 거울에서 전체 시각적 자극을 볼 수 있는지 확인 합니다. 참가자 최소화 쪽으로 보다는 중간에서 방해를 터 닝 ' 다른 시각 입력에 노출.
2. 소프트웨어 보정
   1. 참가자 머리 나머지의 사용에도 불구 하 고 거울을 기준으로 그들의 눈 위치에 다를 수 있습니다, 이후 보정 실험을 하기 전에 더. 이 부분은 가장 쉽게 이루어집니다 소프트웨어, 즉 설치를 이동 하지 않고 ' s 부품 하나 더. 두 가지 가능한 방법이 있습니다.
      1. 처음, 각 교대에 두 개의 화면에 도트를 제시 하 고 참가자는 화면 (또는 반대 방향에서 둘 다) 중에 점을 이동 하 여 인식된 위치 변화 제거 지시.
      2. 두 번째 방법 지시 참가자가 두 점 대신 실험 자극의 프레임을 정렬 있도록 두 눈 ' 특정 실험에 중요 한 시각 필드 정렬 됩니다.
   2. 센터 결과에 실험에서 자극 화면 배치 방법 중 하나를 적용 한 후. Dichoptic 프레 젠 테이 션 일반적으로 찾을 수 있습니다 다른 ⁵ 대 한 디스플레이 자극을 설정의 다른 측면.

결과

프로토콜에서 설명 하는 교정 후 우리는 장소에 거울과 문제 없이 교정 유효성 검사 절차를 수행 합니다. 방법의 효과 명확 하 게 그림 5, (를 사용 하 여 추적 시스템 연구 끝 눈) 카메라의 이미지를 보여주는 자리에 거울으로 표시 되어 있습니다. 참가자 코 따라 병렬 라인 및 눈 썹 위 라인의 두 거울의 가장자리 하지만, 그럼에도 불구 하 고, 얼굴은 밖으로 그 프레임 안에 분명 하다. 이것은 카메라에 의해 기록 된 파장에서 신호 손실의 부족을 강조 한다. 크기, saccade, 그리고 거울과 거울¹없이 같을 부드러운 추구 결과 공식적인 평가 이전 눈동자를 보여주었다. 우리는 그 평가의 대표적인 부분을 설명합니다.

짧은 실험 거울 없이 결과 비교 하는 장소에 하나의 ...

토론

우리 건설 및 양쪽 눈의 동시 추적을 허용 하는 실험적인 체제의 사용에 대 한 단계별 가이드 제시 및 시각적 자극의 dichoptic 프레 젠 테이 션. Dichoptic 자극 사용 됩니다 대부분의 경우에 효과적인 눈 추적을 방지 하는 중요 한 문제는 dichoptic 프레 젠 테이 션에 대 한 거울 비디오 기반 눈 추적자의 차단입니다. 이 여기 적외선 투명 한 거울과 적외선-민감한 눈 추적기를 사용 하 여 확인 됩니다. 이 설치 가능 대형, 사용 하는 동안 높은 품질 눈 추적 데이터를 수집 하려면 3D 비전, interocular 억제 또는 임상 연구의 연구자 임의로 자극을 착 색

이 설치는 실험 필요에 따라 수정할 수 있습니다. 두 눈에서 자극은 한 화면에 맞게 충분히 작은⁵ , 눈 추적 dichoptic 프레 젠 테이 션을 달성 하기에 충분 한 스크린을 가진 4 개의 거울 수 있습니다. 주변 및 현재 거울 (거울의 배치에 대 한 참...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
설정 1의 거울	Edmund Optics	#64-452	치수 10.10 × 12.70 cm; 반사율 : 400 ~ 690 nm; 투과율: 750 ~ 1200nm
미러 in Setup 2	Edmund Optics	품목 단종	치수 10.10 × 12.70 cm; 반사율 : 425 ~ 650 nm; 투과율: 800 ~ 1200nm
기타 미러 옵션	Edmund Optics	#62-634	치수 12.50 × 12.50 cm; 반사율 : 425 ~ 650 nm; 전송 : 800 ~ 1200nm
아이 트래커 설정 1	SR Research Ltd., Mississauga, Ontario, Canada	Eyelink 1000	전송 : 890 ~ 940 nm
아이 트래커 설정 2	The Eye Tribe Aps, Copenhagen, Denmark	Eye Tribe (단종된 항목)	전송 : 약 850 nm