Bebés e crianças ver o mundo de uma maneira fundamentalmente diferente de seus pais. Capacetes câmeras fornecem um mecanismo tractable para compreender o ambiente visual infantil. Este protocolo fornece princípios orientadores para experimentos no repouso ou laboratório para capturar a vista egocêntrica das crianças e bebés.
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Artigo de método
Uma visão de sua própria: capturando a vista egocêntrica de bebés e crianças com câmeras de capacetes
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Resumo
Resumo
Bebés e crianças ver o mundo, em um nível básico de sensorial, de uma maneira fundamentalmente diferente de seus pais. Isto é em grande parte devido aos confinamentes biológicos: lactentes possuem proporções diferentes do corpo do que seus pais e a capacidade de controlar seus próprios movimentos da cabeça é menos desenvolvida. Tais restrições limitam a entrada visual disponível. Este protocolo visa fornecer princípios orientadores para pesquisadores usando câmeras de capacetes para entender a entrada visual mudança experimentada pela criança em desenvolvimento. Uso bem sucedido do presente protocolo permitirá aos pesquisadores projetar e executar estudos de ambiente visual da criança em desenvolvimento, definido no repouso ou no laboratório. Este método, de pesquisadores podem compilar uma exibição agregada de todos os itens possíveis no campo de visão de uma criança. Este método diretamente não mede exatamente o que a criança está olhando. Combinando essa abordagem com a aprendizagem de máquina, algoritmos de visão de computador e codificação manual, os investigadores pode produzir um conjunto de dados de alta densidade para ilustrar a mudança visual ecologia da criança em desenvolvimento.
Introdução
Durante décadas, os psicólogos têm procurado compreender o ambiente da criança em desenvolvimento, que William James famosamente descreveu como uma "floresce, zumbindo confusão1." As experiências cotidianas da criança são tipicamente estudadas usando filmagens naturalista jogar com parceiros sociais de uma perspectiva de terceira pessoa. Estas vistas do lado ou acima normalmente mostram ambientes desordenados e um número assustador de referentes potenciais para qualquer nova palavra que uma criança ouve2. Para um observador exterior, descrição de James está apto, mas esta perspectiva estacionária, terceira pessoa não é uma criança vê o mundo. Uma criança é mais perto do chão e pode mover-se através de seu mundo, trazendo objetos mais perto para a exploração visual. Uma visão de terceira pessoa de uma interação pai-criança é ilustrada na Figura 1. Destaque são as diferenças fundamentais entre suas perspectivas. Talvez, a entrada que crianças recebem é nem de perto tão caótica como previsto pelos pais e pesquisadores. O objetivo dos métodos com capacetes câmeras é capturar a experiência infantil de uma visão em primeira pessoa para compreender o ambiente visual disponível para eles durante todo o desenvolvimento.
Câmeras de capacetes, desgastadas em um boné ou bandana, fornecem uma janela para as momento a momento experiências visuais da criança em desenvolvimento. Nesta perspectiva, o estudo da estrutura e regularidades no ambiente da criança torna-se aparente. Câmeras de capacetes revelaram experiências visuais dos bebês para ser amplamente dominada pelas mãos, tanto sua própria e do seu parceiro social e aquele rosto-parece, uma vez considerado imperativo para o estabelecimento de atenção conjunta, são muito mais escassos do que o esperado 3. capacetes câmeras mostraram também que crianças e seus cuidadores criam momentos quando os objetos são visualmente dominante e centrado em campo de visão do Infante (FOV), reduzindo a incerteza inerente de mapeamento objeto-etiqueta4.
Capacetes câmeras capturam a visão em primeira pessoa dos infantes com base em movimentos da cabeça. Esta visão não é perfeitamente síncrono com, ou representante da, movimentos de olho infantil, que só podem ser capturados em conjunto com um tracker do olho. Por exemplo, uma mudança de apenas os olhos mantendo a cabeça estacionária, ou uma mudança da cabeça, mantendo os olhos fixados em um objeto, criará um desalinhamento entre real FOV as crianças e aquele capturado pela câmera de cabeça. No entanto, durante a reprodução de brinquedo, infantes normalmente centro os objetos que estejam a frequentar, alinhando sua cabeça, olhos e a localização do brinquedo com o na linha média5 do seu corpo. Desalinhamentos são raros e geralmente são criados por atrasos momentâneos entre um turno de olho e o acompanhamento de cabeça virada3. Portanto, a cabeça-câmeras não são bem adaptadas para capturar a dinâmica rápida de mudanças na atenção. A força das câmeras capacetes reside em capturar o ambiente visual cotidiano, revelando o conteúdo visual disponível para lactentes.
Os seguintes resultados de protocolo e representante irão demonstrar como capacetes câmeras pode ser usado para estudar o ambiente visual de bebés e crianças.
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Protocolo
O procedimento a seguir para coletar dados sobre a alimentação do lactente e da criança experiências visuais em laboratório e em casa foi aprovado pelo Conselho de revisão institucional Universidade de Indiana. Foi obtido consentimento do cuidador da criança.
1. escolha uma câmera de cabeça
Nota: Existem numerosas câmaras pequenas, leves e portáteis disponíveis para compra (Figura 2).
- Escolha uma câmera principal que é discreto e não influenciará as cenas sendo gravadas.
- Montar a câmera em um chapéu apertado ou arco de cabeça usando um adesivo temporário ou firmemente montar a câmera em um pequeno prato plástico anexado a bandelete da cabeça. Posicione a câmera na testa da criança (Fig. 2B, à esquerda).
- Dependendo da forma da câmera, monte a câmera por costura pequeno pano loops em uma bandolete ou chapéu (Figura 2B, centro e direita).
- Certifique-se de que o chapéu ou arco de cabeça são ajustáveis para conseguir um ajuste confortável e confortável sobre a cabeça da criança (Figura 2A).
Nota: Uma câmera localizada diretamente entre os olhos da criança é teoricamente ideal, porém este não é perfeitamente possível com a tecnologia atual. Pequenas câmeras que podem ser colocadas em baixas na testa estão se tornando cada vez mais disponíveis.
- Montar a câmera em um chapéu apertado ou arco de cabeça usando um adesivo temporário ou firmemente montar a câmera em um pequeno prato plástico anexado a bandelete da cabeça. Posicione a câmera na testa da criança (Fig. 2B, à esquerda).
- Se as câmeras estão sendo enviadas para casa com os pais, certifique-se de que os pais podem usá-los sem qualquer ajuda técnica.
- Antes os pais deixar o laboratório, treiná-los sobre como operar a câmera de cabeça.
- Envie os pais em casa com a câmera para uso, a cabeça-banda ou chapéu e uma mão-se descrevendo o procedimento para ligar as câmera e registro de dados.
- Certifique-se de que as câmeras são suficientemente clara para infantes usar e esquecer.
Nota: O peso recomendado é inferior a 30 g3. Qualquer câmera escolhida não deve aquecer durante o uso e deve ser durável sob uso pesado. - Se a instalação experimental requer as crianças a ser movimentando-se livremente, armazene vídeo gravado para um cartão de armazenamento interno. Caso contrário, use câmeras, amarradas para o computador de recolha de dados.
- Use uma câmera com uma lente de alta qualidade para melhor aproveitar os avanços recentes em algoritmos de aprendizado de máquina que segmentar cenas visuais em regiões de interesse.
- Se cenas visuais vão ser codificadas manualmente pelos pesquisadores, use uma câmera que pode capturar imagens com qualidade suficiente para inspeção manual.
- Certifique-se de que qualquer câmera de bateria é capaz de gravação para a quantidade de tempo desejada.
- Pouco antes do início do experimento ou enviar a câmera em casa com os pais, testar a câmera de cabeça para garantir que está funcionando adequadamente.
2. dados coleção no laboratório
Nota: Capacetes de câmeras podem ser facilmente adicionadas a maioria dos experimentos.
- Tem 2-3 experimentadores Coloque a câmera sobre a cabeça da criança: um experimentador coloca a câmera de cabeça, um monitora a visão da câmera de cabeça e, se necessário, um distrair a criança.
- Pedir ao pai para que a criança permaneça calma e para distrair a criança durante o processo de colocação.
- Execute o posicionamento da câmera em três etapas, como segue.
- Dessensibilizar a criança para a mão de ações perto de sua cabeça.
- Pedir ao pai para levemente tocar ou acariciar a cabeça do bebê e o cabelo várias vezes.
- Pergunte o experimentador colocando o chapéu na cabeça do bebê para fazer o mesmo como em 2.2.1.1.
- Tenho o experimentador Coloque a câmara de capacetes, quando a criança estiver distraída.
- Use o botão brinquedos para ocupar as mãos da criança.
- Tem o experimentador distração ou pai ajudar nesta fase empurrando suavemente as mãos da criança para o brinquedo envolvente para que as mãos da criança não ir para a cabeça.
- Aperte o chapéu sobre a cabeça da criança e ajustar a câmera de cabeça quando a criança está envolvida com o brinquedo.
- Ajuste a câmera para que quando a criança mantém um objeto na frente de seu rosto, o objeto é centralizado na câmera cabeça FOV.
- Se a criança está sentada, ajuste a câmera para que ele captura a maioria da volta da criança, quando a criança Olha para baixo.
- Dessensibilizar a criança para a mão de ações perto de sua cabeça.
- Depois de colocar a câmera sobre a cabeça da criança, pergunte o experimentador para sair da sala e começar a gravação.
- No caso em que uma câmera é movida fora do lugar ou removida, re-entra na sala para corrigir a câmera.
- Encerrar o experimento se a criança não tolera a câmera ser reaplicada.
Nota: Para gravação de ambientes naturais em casa, primeiro se encaixam um chapéu e uma câmera para o Infante individual e mostrar aos pais como posicionar a câmera. O design e o ajuste da câmera devem garantir que os pais será capazes de colocar o chapéu na sua criança sem ajuda técnica.
- Encerrar o experimento se a criança não tolera a câmera ser reaplicada.
3. dados coleção para o estudo da pai-criança
Nota: O seguinte método representativo para cabeça-câmeras usa naturalista brinquedo jogo no laboratório para demonstrar o tipo de análises que podem ser conduzidas sobre os pontos de vista egocêntricos das crianças e seus pais (Figura 3A).
- Equipe o pai e o filho com câmeras de capacetes, conforme descrito em 2.1 e 2.2.
- Use a cabeça câmeras para capturar vídeos com uma resolução de 1280 x 720 pixels em 30 quadros/s. Proceda como descrito nos passos 2.3 e 2.4.
- Subamostra o fluxo de vídeo em um quadro a cada 5 s.
- Desenhe manualmente caixas delimitadoras em torno de cada brinquedo (Figura 3B) no modo de exibição usando o software comercial ou um programa desenvolvido in-house (consulte a Figura 3 para um quadro de amostra).
- Se apenas parte de um brinquedo é visível devido à oclusão por outros brinquedos ou truncamento na borda do quadro, apenas desenhe caixas delimitadoras quando um brinquedo é facilmente identificável e incluem todas as partes visíveis do brinquedo.
- Por exemplo, se apenas a perna da boneca é visível, desenhe uma caixa delimitadora ao redor de sua perna. Se um objeto obstrui metade da boneca, deixando o cabelo e as pernas visíveis, em seguida, desenhe uma caixa que inclui tanto o cabelo e as pernas.
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Resultados
Uma análise simples, mas informativa, é para contar o número de objetos no modo de exibição em cada ponto no tempo. Desde uma cabeça câmera produz dados a cerca de 30 Hz (30 imagens/s), ver para baixo-amostragem dados a 1 imagem a cada 5 s ajuda a produzir um conjunto de dados mais gerenciável, mantendo uma resolução adequada para compreender os tipos de cenas de crianças. Pesquisas anteriores têm demonstrado que cenas visuais são lenta mudança em lactentes3. Um sc...
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Discussão
Este paper descreve os conceitos básicos para a aplicação de câmeras capacetes para infantes para capturar a cena visual egocêntrica. Câmeras de cabeça comercialmente disponíveis são suficientes para a grande maioria dos estudos. Pequenas, leves e portátil de câmeras devem ser incorporadas um chapéu de tecido macio ou arco de cabeça e aplicadas para a cabeça da criança. Uma vez com sucesso projetado e implementado, uma variedade de experiências pode ser executada, tanto em ambientes de laboratório, bem como em ambiente d...
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Divulgações
Os autores declaram não há conflitos de interesse.
Agradecimentos
Os autores agradecer Dr. Chen Yu sua orientação na criação deste manuscrito e os dados utilizados na seção de resultados de representante. Agradecemos as famílias participantes que concordaram em ser usado nas figuras e filmagem do protocolo, bem como Lydia Hoffstaetter para a leitura atenta deste manuscrito. Esta pesquisa foi apoiada pelos institutos nacionais de subvenções de saúde T32HD007475-22 (cosmologia, S.E.A), R01 HD074601 (S.B.), R01 HD028675 (S.B., if) e F32HD093280 (L.K.S.). Fundação de ciência nacional concede BCS-1523982 (S.B., L.B.S) e carreira IIS-1253549 (S.B., D.J.C.), o nacional ciência Foundation Graduate Research Fellowship programa #1342962 (S.E.S) e pela Universidade de Indiana através da área de pesquisa emergente Iniciativa - aprendendo: Cérebros, máquinas e crianças (cosmologia, S.B., if).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Câmera de cabeça | Looxcie | Looxcie 3 | |
| Câmera de cabeça | Watec | WAT-230A | |
| Supercircuitos de câmera de cabeça | PC207XP | ||
| Câmera de cabeça | KT& C | VSN500N | |
| Câmera de cabeça | SereneLife | HD Clip-On | |
| Câmera de cabeça | Conbrov | Pen TD88 | |
| Câmera de cabeça | Mvowizon | Smiley Face Spy Button | |
| Head-camera | Narrative | Clip 2 | |
| Head-camera | MeCam | DM06 |
Referências
- James, W. The Principles of Psychology. , Henry Holt and Co. New York. (1890).
- Quine, W., Van, O. Word and object: An inquiry into the linguistic mechanisms of objective reference. , The MIT Press. Cambridge, MA. (1960).
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- Sanderson, P. M., Scott, J. J. P., Johnston, T., Mainzer, J., Wantanbe, L. M., James, J. M. MacSHAPA and the enterprise of exploratory sequential data analysis (ESDA). International Journal of Human-Computer Studies. 41 (5), 633-681 (1994).
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- Fausey, C. M., Jayaraman, S., Smith, L. B. From faces to hands: Changing visual input in the first two years. Cognition. 152, 101-107 (2016).
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- Clerkin, E. M., Hart, E., Rehg, J. M., Yu, C., Smith, L. B. Real-world visual statistics and infants' first-learned object names. Philosophical Transactions of the Royal Society B, Biological Sciences. 372, 20160055(2017).
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Reimpressões e permissões
