Comment construire un système de présentation de Dichoptic qui comprend un Eye-Tracker

Résumé

Nous avons récemment proposé une méthode qui permet la présentation du stimulus visuel dichoptic et binoculaire oculométrique simultanément¹. La clé est la combinaison d’un traqueur d’oeil infrarouge et les miroirs transparents infrarouge correspondants. Ce manuscrit fournit une profondeur en protocole pour la configuration initiale et l’exploitation quotidienne.

Résumé

La présentation de stimuli différents pour les deux yeux, présentation de dichoptic, est indispensable pour les études concernant la vision 3D et répression interoculaires. Il y a une littérature croissante sur l’unique valeur expérimentale de mesures pupillaires et oculomoteurs, surtout pour la recherche sur la répression interoculaires. Bien que l’obtention de mesures d’oculométrie bénéficieraient donc études qui utilisent souvent les dichoptic présentation, le matériel essentiel pour dichoptic présentation (par exemple les miroirs) interfère avec la qualité oculométrique, surtout lorsque vous utilisez un œil axée sur la vidéo Traqueur. Nous avons récemment décrit un montage expérimental qui combine un système de présentation standard dichoptic avec un traqueur d’oeil infrarouge à l’aide de miroirs infrarouge-transparent¹. Le programme d’installation est compatible avec les moniteurs standards et eye trackers, faciles à implémenter et abordables (l’ordre d’US$ 1 000). Relative aux méthodes existantes il a les avantages de pas nécessitant un équipement spécial et poser quelques limites sur la nature et la qualité du stimulus visuel. Ici, nous fournissons un guide visuel pour la construction et l’utilisation de notre programme d’installation.

Introduction

Dans des conditions d’écoute normale, chacun de nos yeux reçoit une entrée visuelle légèrement différente. Cette entrée est ensuite traitée pour produire une représentation cohérente, en trois dimensions du monde. Présentation de Dichoptic, la pratique de façon indépendante contrôlant l’entrée remises à chacun des deux yeux, permet donc aux chercheurs d’étudier comment les humains reconstruire une représentation en trois dimensions des deux images rétiniennes bidimensionnelle^{2 ,3,4}. En outre, si les images des deux yeux sont trop dissemblables, cette combinaison interoculaires échoue et observateurs signalent au contraire la perception d’une seule des images à la fois tandis que l’autre reste supprimé, dans des phénomènes comme la rivalité binoculaire⁵ et continu de répression flash⁶. Chercheurs de telle suppression interoculaires, utilisent aussi, présentation de dichoptic, dans ce cas afin d’examiner les questions se rapportant à des sujets comme le locus neural de conscience⁷, sélection perceptuelle^8,9et inconscient le traitement de¹⁰.

Regard et élève la dynamique est enregistrée à des fins multiples dans la recherche sur la perception et le comportement humain. Direction de regard peut informer, par exemple, attention allocation^11,10,13 et décision faisant¹⁴, tandis que la taille de la pupille peut révéler des aspects de traitement visuel^{15, 16}, tâche engagement¹⁷ou intelligence fluide¹⁸.

Oculométrique avec dichoptic présentation est utile dans la recherche en, par exemple, trois dimensions (3D) perception^19,20,21,22 ou réponses oculaires à visual l’entrée au cours de la répression interoculaires^23,24,25. Par exemple, les mouvements oculaires ont été trouvés pour révéler le traitement inconscient sans perception subjective au cours de la répression flash continue²³. Cliniciens-chercheurs visuels peuvent utiliser la capacité de suivre les deux yeux lors de dichoptic présentation d’enquêter sur les maladies oculaires qui touchent les deux yeux asymétrique, par exemple, pour surveiller les distorsions visuelles monoculaires et binoculaires, survenant dans l’amblyopie²⁶ et maculopathies²⁷.

Nous avons récemment décrit une configuration¹ qui permet la combinaison de haute qualité axée sur la vidéo oculométrique et stimulation dichoptic avec peu de limitation sur la taille ou la couleur des stimuli, et nous évaluons ses performances. Ci-dessous, nous résumerons la construction et l’utilisation de cette configuration.

Protocole

ce protocole a été approuvé par les conseils institutionnels examen de Michigan State University.

1. construction du système

1. Justification
   1. préparer l’installation de miroir, une variante des classiques de stéréoscope de Wheatstone ²⁸ illustré en Figure 1 , composé de deux miroirs placés à un angle de 45° par rapport au participant ' ligne médiane s. Les miroirs reflètent des stimuli des deux écrans qui sont placés aux extrémités opposées d’une table, en face de l’autre.
   2. Seat participant devant les miroirs et les Découvre un autre écran, reflété par un miroir différent, avec chacun des deux yeux. Pour de meilleurs résultats, utilisez un support de tête pour stabiliser le participant ' tête de s.
   3. Placer un traqueur d’oeil d’axée sur la vidéo sensible à l’infrarouge, dont une caméra et un enlumineur, devant le participant, mais derrière les miroirs. Le traqueur d’oeil est représenté par une boîte à la Figure 1.
      Remarque : Un défi en essayant de suivre les yeux dans les configurations normales de ce type, est que les yeux sont bloqués par les miroirs.
   4. Utiliser des miroirs de surface avant deux, souvent annoncés comme " miroirs froids " (angle d’incidence : 45°), qui disposent de réflectance quasi-complète de longueurs d’onde visibles et transmission quasi-complète de longueurs d’onde de proche infrarouge (voir tableau 1 pour plus informations sur les miroirs).
      NOTE : Ces miroirs peuvent être obtenues par l’intermédiaire de sociétés fournissant des équipements optiques à des fins scientifiques et industrielles, qui habituellement la liste de composants tels que ceux-ci comme ' miroirs froids ' ou comme un type de ' des miroirs dichroïques ' (voir plus en détail dans les matériaux / Tableau de l’équipement). < tr >

      		1 d’installation	Setup 2
      miroirs	Dimensions	10.10 × 12,70 cm	10.10 x 12,70 cm
      	réflectance	400 ~ 690 nm	425 ~ 650 nm
      	Transmission	750 ~ 1200 nm	800 ~ 1200 nm
      eye Tracker	marque	recherche de gamme Eye Tracker	client qualité Eye Tracker
      	Transmission	890 ~ 940 nm	environ 850 nm

      
      Tableau 1. Détails des deux versions de la configuration avec qui nous avons travaillé.
      Le traqueur d’oeil ' s transmission onde longueur gamme est couverte par les miroirs ' portée de transmission à un angle d’incidence de 45°, mais en dehors de leur aire de répartition de réflectance.
2. Structure de l’installation
   1. construire le programme d’installation sur un bureau. Outre les miroirs et le traqueur d’oeil, il se compose uniquement des trois éléments sur mesure, faites de panneaux de fibres (voir la Figure 2 pour un guide d’assemblage) et deux moniteurs à écran plat sur moniteur-armes disponibles de normales de bureau fournissent.
   2. Éléments de panneau de fibres agglomérées
      1. construire le cadre de l’installation de trois composants de panneaux de fibres agglomérées : un élément central et panneaux de référence deux sur chaque côté (voir la Figure 1 pour le positionnement général, Table 2 pour les dimensions détaillées et la Figure 2 pour un guide de montage de chaque élément). Tous ces morceaux de peinture en noir mat pour réduire le facteur de dispersion.
         Remarque : L’élément central (voir Figure 2 b et 2D) détient les miroirs et le traqueur d’oeil. Les deux sont sur le même plateau, ce qui maintient le traqueur d’oeil aux participants ' niveau des yeux.
      2. Placer l’élément supérieur de ce composant, telle qu’elle laisse 8 cm de profondeur sur le devant de la table. Un tel arrangement permet de suffisamment d’espace pour le participant ' visage de s quand stabilisé sur le repose-tête et évite la condensation sur les miroirs durant l’expiration, tout en minimisant la distance entre le participant ' s yeux et les miroirs pour maximiser la utilisation possible du participant ' champ visuel de s.
      3. Placer les deux plateaux de référence directement ci-dessous les moniteurs (voir la Figure 1 pour le positionnement et les panneaux de la Figure 2 A et C pour un guide d’assemblage) pour l’étalonnage manuel facile des écrans. Notez que le décalage apparent dans la Figure 1, entre l’écran et le Conseil d’administration est en raison de la profondeur limitée cues dans l’image ; les planches sont directement ci-dessous les moniteurs des deux côtés.
      4. Aligner exactement les horizontales les longs avec les bords du bureau, tandis que les longues verticales laissent 4 cm au-delà de l’avant du Bureau pour la facilité de stabilisation d’un Conseil d’étalonnage (voir ci-dessous) à ces commissions. Les deux verticales petits assurera le rester longtemps vertical vertical comme référence pour les moniteurs.
      5. , Éventuellement, utiliser une feuille de carton-fibre comme un Conseil d’administration d’étalonnage (voir Figure 3). Dans ce cas, après avoir obtenu une position optimale d’un moniteur, positionner le jury étalonnage contre le Comité de référence et indiquer les positions de la Commission de référence et le moniteur sur le tableau de calibrage bien qu’il soit en place (dans l’exemple de < forte Class = « xfig » > Figure 3, lattes en bois fournissent ces indications).
      6. Chaque fois que ce moniteur désirée est perdue (accidentellement ou parce que d’autres expériences nécessitent une position différente), récupérer cette position en utilisant les repères sur la carte de calibrage de remettre le Conseil d’administration d’étalonnage dans le même endroit relatif à la carte de référence qui a une position fixe sur le bureau. Déplacer le moniteur à nouveau à la ligne vers le haut avec les marquages appropriés (Voir l’étape 2.1.1. pour plus de détails).

         composante	Dimensions (cm)	numéro	Remarque
         composant Central < / TD >	80 × 25 × 2	1	Horizontal haut
         	23 × 25 × 2	1	fond Horizontal
         	21 × 32 × 2	1	Vertical central
         	32 × 25 × 2	1	face verticale
         Cartes de référence	61 × 11 × 2	2	Long horizontal
         	66 × 29 × 2	2	verticales
         	11 × 15 × 2	4	petit vertical

         
         Tableau 2. Détails des composants panneau de fibres agglomérées.
   3. Moniteurs et miroirs
      1. positionner le paramétrage sur le dessus un bureau standard.
      2. Monter deux moniteurs à écran plat sur un moniteur standard bras fixés sur le côté du Bureau (le Comité de référence et le Bureau de serrage). Ces armes permettent la traduction en trois dimensions, ainsi que la rotation dans le plan de l’écran. Moniteurs à tube cathodique conventionnels sont clairement également compatible avec le programme d’installation, mais ne donnerait pas la même souplesse en termes de positionnement et repositionnement.
      3. Monter les miroirs sur des montures de miroir qui sont vendus à cet effet par les mêmes fournisseurs qui stock miroirs froids. Connectez ces montures pour le panneau de particules, tenir le miroir aux participants ' niveau des yeux. Position des miroirs de toucher à un 90° d’angle au centre, juste avant le participant ' nez de s.
   4. Éléments restant
      Remarque : certaines expériences exigent des participants, vous ne voyez ne pas les écrans depuis le coin de leurs yeux, afin qu’une ligne de vue directe sur les écrans (lignes pointillées Figure 4 a) Il faut éviter.
      1. Dans ce cas, créez " œillères " faite de carton noir et sangles de trou rembourré mousse peints en noir et attachez-les aux poteaux de la tête-mains (voir Figure 4 b). Ajuster les oeillères en hauteur et en inclinaison pour accueillir les participants individuels. Si le mur en face de la participante a forte réflectance, accroché à un morceau de tissu noir aidera à remédier à cette situation.

2. En utilisant le système

1. calibration Hardware
   Remarque : étalonnage vise à obtenir un alignement satisfaisant des deux moniteurs pour faciliter la fusion des deux moniteurs ' images pour chaque participant. Ceci peut être réalisé en deux étapes : calibration hardware (décrit ici) et étalonnage de logiciel (décrit ci-dessous).
   1. Lorsque vous utilisez une planche d’étalonnage, décrite ci-dessus, l’aligner avec les cartes de référence, tenant en place avec une pince en C si nécessaire, et puis déplacez le moniteur correspondant à s’aligner avec les lignes de référence souhaitée sur la carte de l’étalonnage. Les moniteurs doivent être parallèles les uns aux autres, et chacune doit être directement au-dessus de son Conseil de référence.
   2. Lorsque vous utilisez les oeillères, les déplacer vers le participant ' s niveau des yeux et tourner légèrement vers la ligne médiane, c'est-à-dire plus vers l’intérieur, par rapport à l’orientation des moniteurs. Assurez-vous que chaque oeil voit le stimulus visuel ensemble dans le miroir sans avoir vu tout ça directement. En tournant les oeillères vers et non loin de la ligne médiane minimisera les participants ' exposition aux autre entrée visuelle.
2. Calibration software
   1. puisque les participants peuvent varier dans leur position de le œil par rapport à des miroirs malgré l’utilisation d’un repose-tête, calibrer plus loin avant de faire des expériences. Cette partie est plus facile à faire dans le logiciel, c'est-à-dire sans déplacer l’installation ' s aucune des pièces supplémentaires. Il existe deux méthodes possibles.
      1. Pour la première fois, présenter un point sur chacun des deux écrans en alternance, et demander au participant d’éliminer le changement de position perçue en déplaçant le point sur un des écrans des (ou les deux dans des directions opposées).
      2. Pour la seconde méthode, demander au participant d’aligner les cadres des stimuli expérimentaux au lieu de deux points alors que les deux yeux ' visual domaines essentiels pour l’expérience particulière sont alignés.
   2. Une fois ou l’autre méthode, centre les stimuli dans l’expérience sur le résultat à l’écran des postes. Autres aspects de la mise en place des affichages et des stimuli pour dichoptic présentation en général peut être trouvée ailleurs ⁵.

Résultats

Après l’étalonnage décrite dans le protocole, nous avons effectué une procédure de validation du calibrage sans problèmes avec les miroirs en place. L’efficacité de la méthode est clairement illustrée par la Figure 5, qui montre l’image de la caméra (à l’aide d’un œil de fin de recherche système de suivi) avec les miroirs en place. Les deux ensembles de lignes parallèles le long du nez des participants et les lignes au-dessus des sourc...

Discussion

Nous présentons un guide étape par étape pour la construction et l’utilisation d’un dispositif expérimental qui permet un suivi simultané des deux yeux et dichoptic présentation de stimuli visuels. Dans de nombreuses situations où la stimulation dichoptic est utilisée, la question critique empêchant la suivi des yeux efficace est que les miroirs pour dichoptic présentation bloquent la vue des trackers oeil axée sur la vidéo. Ceci est résolu ici en utilisant des miroirs infrarouge-transparent et un traque...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Mirrors in Setup 1	Edmund Optics	#64-452	dimensions 10.10 × 12.70 cm; Reflectance: 400 ~ 690 nm; Transmission: 750 ~ 1200nm
Mirrors in Setup 2	Edmund Optics	Item discontinued	dimensions 10.10 × 12.70 cm; Reflectance: 425 ~ 650 nm; Transmission: 800 ~ 1200nm
Other Mirror Option	Edmund Optics	#62-634	dimensions 12.50 × 12.50 cm; Reflectance: 425 ~ 650 nm; Transmission: 800 ~ 1200nm
Eye Tracker in Setup 1	SR Research Ltd., Mississauga, Ontario, Canada	Eyelink 1000	Transmission: 890 ~ 940 nm
Eye Tracker in Setup 2	The Eye Tribe Aps, Copenhagen, Denmark	Eye Tribe (item discontinued)	Transmission: around 850 nm