En vy av sina egna: fånga den egocentriska vyn av spädbarn och småbarn med huvud-monterad kameror
Summary
Spädbarn och småbarn se världen på ett fundamentalt annorlunda sätt från sina föräldrar. Huvud-monterad kameror ger en lätthanterlig mekanism för att förstå den begynna visuella miljön. Detta protokoll ger vägledande principer för experiment hemma eller på laboratorium för att fånga den egocentriska vyn av småbarn och spädbarn.
Abstract
Spädbarn och småbarn Visa världen, på en grundläggande sensoriska nivå, på ett fundamentalt annorlunda sätt från sina föräldrar. Detta beror till stor del biologiska begränsningar: spädbarn besitter Kroppsproportionerna är annorlunda än sina föräldrar och förmågan att kontrollera sina egna huvudrörelser är mindre utvecklad. Sådana villkor begränsa den visuell ingången tillgänglig. Detta protokoll syftar till att ge vägledande principer för forskare med huvud-monterad kameror för att förstå föränderliga visuell input upplevs av det växande barnet. Framgångsrik användning av detta protokoll tillåter forskare att utforma och genomföra studier av utveckla barnets visuell miljö i hemmet eller laboratorium. Från denna metod, kan forskare sammanställa en aggregerad vy över alla möjliga objekt i barnets synfält. Denna metod mäter inte direkt exakt vad barnet tittar på. Genom att kombinera kan detta tillvägagångssätt med maskininlärning, dator vision algoritmer, och hand-kodning, forskare producera en hög densitet datamängd för att illustrera utveckla barnet föränderliga visuella ekologi.
Introduction
I decennier har har psykologer försökt att förstå miljön i utvecklingsländer spädbarnet, som William James bekant beskrev som en ”blommande, surrande förvirring1”. De vardagliga erfarenheterna av spädbarn studeras normalt genom att filma naturalistiska lek med arbetsmarknadens parter från ett tredjepersonsperspektiv. Dessa vyer från sida eller ovan visar vanligtvis belamrade miljöer och ett skrämmande antal möjliga referenter för alla nya ord på ett spädbarn hör2. För en utomstående betraktare, Jamess beskrivning är apt, men denna stationära, tredje person perspektiv är inte det sätt som ett spädbarn ser världen. Ett spädbarn är närmare marken och kan flytta genom deras värld, att föra objekt närmare för visuell utforskning. En tredje person vy av en förälder-barninteraktion illustreras i figur 1. Belyses är de grundläggande skillnaderna mellan deras perspektiv. Kanske är den ingång som spädbarn får inte alls lika kaotiskt som väntat av föräldrar och forskare. Målet med metoder med huvud-monterad kameror är fånga den begynna erfarenheten från en första person vy för att förstå den visuella miljön tillgänglig för dem under hela utvecklingen.
Huvud-monterad kameror, bärs på en mössa eller pannband, ge ett fönster in i de ögonblick till ögonblick visuella upplevelserna av utveckla barnet. Ur detta perspektiv blir studiet av struktur och regelbundenheter i barnets miljö. Huvud-monterad kameror har avslöjat spädbarns visuella upplevelser till stor del domineras av händer, både sin egen och sin sociala partners och att ansiktet-ser, en gång betraktades som absolut nödvändigt för att fastställa gemensamma uppmärksamhet, är mycket knappare än förväntade 3. huvud-monterad kameror har också visat att spädbarn och deras vårdgivare skapa ögonblick när objekten är visuellt dominerande och centrerad i barnets synfält (FOV), minska osäkerheten till objekt-etikett kartläggning4.
Huvud-monterad kameror fånga upp spädbarnets första person vy baserat på huvudrörelser. Den här vyn är inte perfekt synkront med, eller representant, infant ögonrörelser, som bara kan fångas i samband med en eye-tracker. Exempelvis kommer att en förskjutning av endast ögonen samtidigt att hålla huvudet stilla, eller en förskjutning av huvudet samtidigt hålla ögonen fast på ett objekt, skapa en förskjutning mellan de spädbarn faktiska FOV och den tagits med kameran huvud. Dock under leksak lek centrera spädbarn vanligtvis objekt de ska gå till, justera deras huvud, ögon och placeringen av leksaken med deras kroppens mittlinjen5. Avvikelser är sällsynta och skapas vanligtvis av tillfälliga förseningar mellan en öga-Skift och den medföljande huvud vända3. Därför är huvud-kameror inte väl lämpade för att fånga snabba dynamiken av förskjutningar i uppmärksamhet. Styrkan i huvud-monterad kameror ligger i att fånga den dagliga visuella miljön, avslöjar det visuella innehållet tillgängligt till spädbarn.
Följande protokoll och representativt resultat kommer att demonstrera hur huvud-monterad kameror kan användas för att studera den visuella miljön av spädbarn och småbarn.
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta dokument beskriver grunderna för att använda huvud-monterad kamera för spädbarn att fånga deras egocentriska visuella scen. Kommersiellt tillgängliga head kameror är tillräcklig för de allra flesta studier. Små, lätta och bärbara kameror bör ingå i ett mjukt tyg mössa eller pannband och tillämpas på barnets huvud. Framgångsrikt utformats och genomförts, en mängd experiment kan köras, både i laboratoriemiljö och i hemmiljö. Från de videor som samlades, kan samla in data om utveckla barnets v…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna tackar Dr. Chen Yu för hans vägledning i skapandet av detta manuskript och för de data som används i avsnittet representativt resultat. Vi tackar medverkande familjer som samtyckt till att användas i siffrorna och Filmning av de protokoll som Lydia Hoffstaetter för hennes noggrann läsning av detta manuskript. Denna forskning stöddes av National Institutes of Health bidrag T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.), R01 HD074601 (SB), R01 HD028675 (S.B., L.B.S.) och F32HD093280 (L.K.S.). National Science Foundation beviljar BCS-1523982 (S.B., L.B.S) och karriär IIS-1253549 (S.B., D.J.C.), den nationella Science Foundation Graduate Research Fellowship Program #1342962 (S.E.S.), och av Indiana University genom den framväxande område för forskning Initiativ – lärande: Hjärnor, maskiner och barn (J.I.B., S.B., L.B.S.).
Materials
| Head-camera | Looxcie | Looxcie 3 | |
| Head-camera | Watec | WAT-230A | |
| Head-camera | Supercircuits | PC207XP | |
| Head-camera | KT&C | VSN500N | |
| Head-camera | SereneLife | HD Clip-On | |
| Head-camera | Conbrov | Pen TD88 | |
| Head-camera | Mvowizon | Smiley Face Spy Button | |
| Head-camera | Narrative | Clip 2 | |
| Head-camera | MeCam | DM06 |
References
- James, W. . The Principles of Psychology. , (1890).
- Quine, W., Van, O. . Word and object: An inquiry into the linguistic mechanisms of objective reference. , (1960).
- Yoshida, H., Smith, L. B. What’s in view for toddlers? Using a head camera to study visual experience. Infancy. 13 (3), 229-248 (2008).
- Yu, C., Smith, L. B. Embodied attention and word learning by toddlers. Cognition. 125 (2), 244-262 (2012).
- Bambach, S., Smith, L. B., Crandall, D. J., Yu, C. Objects in the center: How the infant’s body constrains infant scenes. Joint IEEE International Conference on Development and Learning and Epigenetic Robotics 2016. , 132-137 (2016).
- Adolph, K. E., Gilmore, R. O., Freeman, C., Sanderson, P., Millman, D. Toward open behavioral science. Psychological Inquiry. 23 (3), 244-247 (2012).
- 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).
- Pereira, A. F., Smith, L. B., Yu, C. A bottom-up view of toddler word learning. Psychonomic Bulletin & Review. 21 (1), 178-185 (2014).
- 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), e79659 (2013).
- Jayaraman, S., Fausey, C. M., Smith, L. B. The faces in infant-perspective scenes change over the first year of life. PlOS ONE. 10 (5), e0123780 (2015).
- 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).
- Jayaraman, S., Fausey, C. M., Smith, L. B. Why are faces denser in the visual experiences of younger than older infants?. Developmental Psychology. 53 (1), 38 (2017).
- 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).
