Мобильное устройство для изучения процесса переработки зрительной информации при принятии решения Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПРИНЯТИИ

РЕШЕНИЯ

С.Н. Бардушко, преподаватель, Филиал «Институт переподготовки и повышения квалификации» университета гражданской защиты МЧС Беларуси, пос. Светлая Роща

Технологии регистрации движений глаз (eye-tracking), являясь аппаратурными методами диагностики, позволяют отслеживать особенности глазодвигательной активности испытуемого: направление его взора, особенности зрительного внимания, «зону интереса» и др. [1]. Еye-tracking позволяют «увидеть глазами лица, принимающего решение» текущую задачу, что, в свою очередь, предоставляет возможность дальнейшего анализа и коррекции его деятельности.Буе1гаскт§ (окулография, трекинг глаз) - определение координат взора(«точки пересечения оптической оси глазного яблока и плоскости наблюдаемого объекта или экрана, на котором предъявляется некоторый зрительный раздражитель») - методология слежения за движением и активностью глаз, а Gazetracking - аппаратно-программное устройство, используемое для определения ориентации оптической оси глазного яблока в пространстве наблюдения, анализ данных айтрекинга по отношению к голове и наблюдаемой сцене. Gazetracker получают информацию от видео камер, т.н. данные изображения.

Наиболее важными элементами человеческого глаза являются: зрачок -диафрагма, которая пропускает свет внутрь глаза; радужная оболочка - цветная мускульная группа, которая управляет диаметром зрачка, склера - белый защитный слой, который покрывает внутренние структуры глаза (рис. 1).

Первый шаг заключается в обнаружении положения глаз на изображении -frame. Направление взгляда может быть определено по данным, полученным из области вокруг глаз (рис. 2).

Рис. 1. Форма изображения глаза

turn .иг.

111. Hi,

Lli

•O 100 120 140 160 1*0 200 330 240 Gray level

Рис. 2. Локализация пиков из пиксельного массива в градации яркости из Frame

Для этого изображение подвергается ряду операций над пиксельным массивом, а именно: бинаризация, сегментация, интегральном представление, обход окна примитивом Хаара, центрация зрачка в ортогональных координатах камеры и т.п.

Обнаружение и слежение за глазами остается до сих пор очень технической сложной задачей из-за ряда проблем, включая освещение, угол наблюдения, моргание глаза, положения головы и др. Два типа процессов получения изображений применяются в eyetracking: изображения в видимом и инфракрасном спектре. Инфракрасный eyetracking основан на методах либо светлого зрачка, либо темного зрачка. Дополнительно используют отражение инфракрасной подсветки от роговицы глаз (первое изображение Пуркине) для расчета направления на центр глазного яблока и дальнейшего сравнения с координатами центра зрачка.

Для того, чтобы определить точку взгляда испытуемого, необходимо провести процедуру калибровки. В ходе подобных процедур, испытуемому предлагается последовательно направлять свой взгляд на серию калибровочных маркеров. Параллельно с этим, отслеживатель глаз записывает координаты зрачка, которые соответствуют каждой из позиций калибровочных маркеров. Каждая точка содержит: координаты точки позиционирования взгляда; координаты точки взгляда после сглаживания low-pass фильтром; размер зрачка, событие моргания; координаты зрачков в координатах камеры квазизрения.

Критерии Gazetracker как измерительного инструмента

а) точность - отклонение вычисленной точки позиционирования относительно истинного положения координат оптической оси глаза;

б) надежность - дисперсия позиционирования точек относительно друг

друга.

Движение глаз характеризуется следующими показателям:

- фиксациями - продолжительность и плотность;

- саккадами - угловая скорость, латентность, длина, ускорение;

- геометрией зрачка - диаметр, относительная площадь;

- моргание - частота, ускорение.

Реализация Gazetracker математического аппарата и его алгоритмизация в программный код с лицензией свободного распространения выполнена Diako Mardanbegi (Post-docatthe Softwareand Systems departmentat IT University of Copenhagen, Дания) [2] и адаптирован под вышеуказанные задачи исследования нами совместно с Ю. Ревотюком (softengeener, г. Брест). Код выполнен в C# и скомпилирован самостоятельно в VS 12 (рис. 3).

-. -псятац—ратая-:—и> ним

Рис. 3. Окна API с выводом двух видеопотока

Принципиально важным моментом является возможность использовать Eyetracking в полевых условиях. Согласно исследовательской парадигмы «Зрение в действии» (Vickers, 2007) использование систем айтрекинга должно учитывать специфику конкретного вида деятельности, а эксперименты - проводиться в условиях, максимально приближенных к той реальности, в которой осуществляется деятельность. Поэтому исполнение его предусматривает носимый (headmounteye tracker) вариант.

Устройство Eyetracking включает в себя камеру с ИК фильтром, ИК подсветку, камеру квазизрения, компьютер с API.

Устройство имеет следующие характеристики:

Вес - до 300 г.

Частота дискретизации - 30-60 Гц.

Размер угловой ошибки измерения - не более 10.

Список использованной литературы

1. Величковский Б.М. Когнитивная наука: Основы психологии познания: в 2 т. - Т. 1. - М.: Смысл: Издательский центр «Академия», 2006. - 448 с.

2. https: //sourceforge. net/p/haytham/svn/HEAD/tree/