Une vue qui leur est propre : capturer la vue égocentrique des nourrissons et des tout-petits avec caméras Head-Mounted

Résumé

Les nourrissons et les tout-petits Découvre le monde d’une manière fondamentalement différente de leurs parents. Visiocasques caméras fournissent un mécanisme souple pour comprendre l’environnement visuel infantile. Ce protocole prévoit des principes directeurs pour des expériences dans la maison ou au laboratoire pour capturer la vue égocentrique des enfants en bas âge et les nourrissons.

Résumé

Les nourrissons et les tout-petits Découvre le monde, à un niveau basique sensoriel, d’une manière fondamentalement différente de leurs parents. C’est en grande partie en raison de contraintes biologiques : les nourrissons possèdent des proportions du corps autre que leurs parents et de la capacité de contrôler leurs propres mouvements de la tête est moins développée. Ces contraintes limitent l’entrée visuelle disponible. Ce protocole vise à fournir des principes directeurs pour les chercheurs qui utilisent des caméras visiocasques pour comprendre l’entrée visuelle changeante vécue par l’enfant en développement. Bonne utilisation de ce protocole permettra aux chercheurs de concevoir et d’exécuter des études de l’environnement visuel de l’enfant en développement situé dans la maison ou au laboratoire. Par cette méthode, les chercheurs peuvent compiler une vue globale de tous les éléments possibles dans le champ visuel de l’enfant. Cette méthode ne mesure pas directement exactement ce que l’enfant est regardant. En combinant cette approche avec apprentissage machine, algorithmes de vision d’ordinateur et codage à la main, les chercheurs peut produire un ensemble de données à haute densité pour illustrer l’écologie évolution visuelle de l’enfant en développement.

Introduction

Pendant des décennies, les psychologues ont cherché à comprendre l’environnement de l’enfant en développement, dont William James célèbre décrit comme une « floraison, bourdonnement confusion¹. » Le vécu quotidien de l’enfant est généralement étudié en filmant le jeu naturaliste avec les partenaires sociaux dans une perspective de tierce personne. Ces vues du côté ou au-dessus présentent généralement des environnements encombrés et un redoutable nombre de référents potentiels pour n’importe quel mot nouveau que bébé entend². Pour un observateur extérieur, description de James est apt, mais cette perspective stationnaire, troisième personne n’est pas la façon dont un enfant voit le monde. Un bébé est plus près du sol et peut se déplacer à travers leur monde, apportant des objets plus près à l’exploration visuelle. Une vue de la troisième personne de l’interaction parent-enfant est illustrée à la Figure 1. Mis en évidence sont les différences fondamentales entre leurs points de vue. Peut-être, l’entrée qui reçoivent des nourrissons n’est pas presque aussi chaotique, comme prévu par les parents et les chercheurs. Le but des méthodes avec des caméras visiocasques est de capturer l’expérience infantile d’un vue première personne afin de comprendre l’environnement visuel mis à leur disposition tout au long du développement.

Les caméras visiocasques, portés sur un chapeau ou bandeau, proposent une fenêtre dans les expériences visuelles à chaque instant de l’enfant en développement. Dans cette perspective, l’étude de la structure et des régularités dans l’environnement de l’enfant devient apparente. Caméras de visiocasques ont révélé des expériences visuelles des nourrissons en grande partie dominée par les mains, tant leurs propres et de leurs partenaires sociaux et qui ressemble de visage, autrefois considérée comme indispensable pour l’établissement de l’attention conjointe, sont beaucoup plus rares que prévu ³. caméras visiocasques ont également montré que les nourrissons et à leurs aidants créent des moments lorsque les objets sont visuellement dominant et centré dans champ de vision de l’enfant (FOV), réduirait l’incertitude inhérente à de mappage objet-étiquette⁴.

Visiocasques caméras capturent vue première personne des enfants en bas âge basé sur les mouvements de la tête. Ce point de vue n’est pas parfaitement synchrone avec, ou représentant des mouvements des yeux pour nourrissons, qui peuvent seulement être capturés en conjonction avec un eye-tracker. Par exemple, un déplacement de seulement les yeux tout en gardant la tête fixe, ou un changement de la tête tout en gardant les yeux fixés sur un objet, va créer un défaut d’alignement entre réel FOV les enfants en bas âge et celui capté par la caméra de tête. Néanmoins, pendant la lecture de jouet, nourrissons Centre généralement les objets qu’ils fréquentent, en alignant leur tête, les yeux et l’emplacement du jouet avec ligne médiane^{5 de leurs corps}. Désalignements sont rares et sont généralement créés par des retards momentanés entre un déplacement de le œil et l’accompagnement de tour de tête³. Par conséquent, chef-caméras ne sont pas bien adaptés afin de pouvoir saisir la dynamique rapide des changements dans l’attention. La force de caméras visiocasques réside dans la capture de l’environnement visuel quotidien, révélant le contenu visuel disponible aux nourrissons.

Les résultats suivants du protocole et représentant démontrera comment visiocasques caméras peut être utilisé pour étudier l’environnement visuel des nourrissons et des tout-petits.

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Protocole

La procédure suivante pour recueillir des données sur les expériences visuelles nourrisson et du jeune enfant en laboratoire et à la maison a été approuvée par l’Indiana University Institutional Review Board. Le consentement éclairé a été obtenu de fournisseur de soins de l’enfant.

1. choisir une caméra de tête

Remarque : Il y a de nombreux appareils photo compact, léger et portable facilement disponibles à l’achat (Figure 2).

1. Choisir une caméra de tête qui est discrète et n’influencera pas les scènes en cours d’enregistrement.
   1. Monter la caméra sur un chapeau douillet ou un serre-tête à l’aide d’un adhésif temporaire ou fixer solidement la caméra sur une petite plaque en plastique fixée sur le bandeau. Positionnez la caméra au front de l’enfant (Figure 2 b, à gauche).
      1. Selon la forme de la caméra, montez la caméra par des boucles de petit chiffon couture dans un bandeau ou un chapeau (Figure 2 b, Centre et droit).
      2. Veiller à ce que le chapeau ou bandeau sont réglables pour obtenir un ajustement confortable et bien ajusté sur la tête de l’enfant (Figure 2 a).
         Remarque : Une caméra située directement entre les yeux du nourrisson est théoriquement idéale, mais ce n’est pas tout à fait possible avec la technologie actuelle. Petites caméras qui peuvent être placés en bas sur le front sont de plus en plus accessibles.
2. Si les caméras sont envoyés la maison avec les parents, veiller à ce que les parents peuvent les utiliser sans aucune aide technique.
   1. Avant les parents quittent le laboratoire, les former sur le fonctionnement de l’appareil de tête.
   2. Envoyer les parents maison avec l’appareil photo à l’utilisation, le bandeau ou bonnet et un main-out décrivant la procédure pour mettre en marche les données de la caméra et l’enregistrement.
3. Veiller à ce que les caméras sont assez légers pour les nourrissons de porter et d’oublier.
   Remarque : Le poids recommandé est inférieure à 30 g³. N’importe quelle caméra choisie doit chauffe pas pendant l’utilisation et doit être résistant sous une utilisation intensive.
4. Si le montage expérimental exige que les enfants soient se déplaçant librement, stocker des vidéos enregistrées sur une carte de stockage interne. Dans le cas contraire, utiliser des caméras reliés à l’ordinateur de collecte de données.
5. Utiliser une caméra avec une lentille de haute qualité pour mieux tirer parti des progrès récents dans les algorithmes d’apprentissage automatique qui segment les scènes visuelles en régions d’intérêt.
   1. Si les scènes visuelles seront codés manuellement par des chercheurs, utiliser un appareil photo qui peut capturer des images à une qualité suffisante pour l’inspection manuelle.
6. Veiller à ce que tout appareil alimenté par batterie est capable d’enregistrer pour la durée désirée.
7. Peu de temps avant de commencer l’expérience ou l’envoi de l’appareil photo à la maison avec les parents, tester la caméra tête pour s’assurer qu’il travaille correctement.

2. collecte des données en laboratoire

Remarque : Visiocasques caméras peuvent être facilement ajoutés à la plupart des expériences.

1. Avoir 2-3 expérimentateurs placer la caméra sur la tête de l’enfant : un expérimentateur place la tête caméra, on surveille l’affichage tête-caméra et, si nécessaire, on détourne l’enfant.
   1. Demander au parent pour s’assurer que l’enfant reste calme et pour distraire l’enfant au cours du processus de placement.
2. Effectuer le placement de la caméra en trois étapes comme suit.
   1. Désensibiliser le nourrisson à distribuer près de leur tête.
      1. Demander au parent de légèrement toucher ou caresser la tête et les cheveux de l’enfant plusieurs fois.
      2. Demandez à l’expérimentateur de placer le chapeau sur la tête du bébé à faire la même chose que dans 2.2.1.1.
   2. Demandez à l’expérimentateur de mettre la caméra visiocasques lorsque l’enfant est distrait.
      1. Utiliser des jouets poussoirs pour occuper les mains de l’enfant.
      2. Avoir le distrayant expérimentateur ou parent aider à ce stade en poussant doucement les mains de l’enfant vers le jouet engageant pour que les mains de l’enfant ne vont pas à la tête.
   3. Serrez le chapeau sur la tête de l’enfant et ajuster la caméra tête lorsque l’enfant est engagé avec le jouet.
      1. Ajuster la caméra de sorte que lorsque l’enfant tient un objet devant son visage, l’objet est centré dans la caméra tête FOV.
      2. Si l’enfant est assis, régler l’appareil pour qu’il capte la plupart des genoux de l’enfant lorsque l’enfant regarde vers le bas.
3. Après avoir placé la caméra sur la tête de l’enfant, demander à l’expérimentateur de quitter la salle et de commencer l’enregistrement.
4. Dans le cas où un appareil est déplacé hors de propos ou supprimé, re-entrer dans la salle pour corriger la caméra.
   1. Mettre fin à l’expérience si l’enfant ne tolère pas la caméra étant la forme de base.
      Remarque : Pour l’enregistrement des milieux naturels dans la maison, tout d’abord monter un chapeau et la caméra pour le nourrisson individuel et illustrent les parents sur la position de la caméra. La conception et l’ajustement de la caméra doivent s’assurer que les parents seront en mesure de mettre le chapeau sur leur enfant sans aide technique.

3. collecte des données pour l’étude de Parent-enfant

Remarque : La méthode suivante représentative pour les tête-caméras utilise jeu jouet naturaliste dans le laboratoire de démontrer le type des analyses qui peuvent être menées sur les points de vue égocentriques des bébés et leurs parents (Figure 3 a).

1. Équiper le parent et l’enfant avec des caméras visiocasques, tel que décrit aux points 2.1 et 2.2.
2. Caméras de tête permet de capturer des vidéos avec une résolution de 720 x 1280 pixels à 30 image/s. procédez comme décrit aux points 2.3 et 2.4.
   1. Sous-échantillon le flux vidéo dans une image toutes les 5 s.
   2. Manuellement, dessinez des rectangles englobantes autour de chaque jouet (Figure 3 b) au sein de la vue à l’aide d’un logiciel commercial ou un programme développé en interne (voir la Figure 3 pour un cadre de l’échantillon).
      1. Si une seule partie d’un jouet est visible en raison de l’occlusion par d’autres jouets ou la troncature sur le bord du cadre, seulement Dessinez des rectangles de sélection quand un jouet est facilement identifiable et inclure toutes les parties visibles du jouet.
      2. Par exemple, si une seule jambe de la poupée est visible, dessinez un rectangle englobant autour de sa jambe. Si un objet occlusion la moitié de la poupée, pour ne laisser apparaître les cheveux et les jambes, puis dessinez une zone qui comprend les cheveux et les jambes.

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Résultats

Une analyse simple et informative, est de compter le nombre d’objets en vue à chaque point dans le temps. Comme une tête caméra produit des données à environ 30 Hz (30 images/s), voir sous-échantillonnage des données à 1 image chaque 5 permet de s pour produire un ensemble de données plus facile à gérer tout en conservant une résolution appropriée pour comprendre les types d’enfants de scènes. Recherches antérieures a démontré que les scènes visuelles sont lente évo...

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Discussion

Le présent document énonce les bases pour l’application des caméras visiocasques aux nourrissons pour capturer leur scène visuelle égocentrique. Caméras de tête commercialement disponibles ne suffisent pas pour la grande majorité des études. Petits, légers et portables caméras devraient être incorporés dans un chapeau de tissu mou ou un bandeau et appliqués à la tête de l’enfant. Une fois correctement conçu et mis en œuvre, une variété d’expériences peut être exécutée, aussi bien en laborato...

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matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
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