独自のビュー: ヘッド マウント カメラで乳幼児の自己中心的なビューをキャプチャ

要約

乳幼児は、両親から根本的に別の方法で世界を見る。ヘッド マウント カメラは、乳児の視覚的環境を理解する扱いやすいメカニズムを提供します。このプロトコルは、家庭や乳幼児の自己中心的なビューを取得する実験室の実験のための指針を提供します。

要約

乳幼児は、両親から根本的に異なる方法で基本的な感覚レベルでの世界を表示します。これは主に生物学的制約のため、: 乳児の両親よりも異なるプロポーションを持っているし、自分の頭の動きを制御する能力は発展途上。このような制約は、利用可能な視覚入力を制限します。このプロトコルは、ヘッド マウント カメラを使用して発展途上の乳児が経験した変化の視覚入力を理解する研究者のための指針を提供するために目指しています。このプロトコルの使用の成功は、研究者が設計し、発展途上の子供の視覚環境自宅や研究室での研究を実行するになります。このメソッドからの研究者は子供のビューのフィールドで可能なすべてのアイテムの集計を表示をコンパイルできます。このメソッドは直接を見ては子供を正確を測定していません。組み合わせることで機械学習、コンピューター ビジョン アルゴリズムや手作業によるコーディング、研究者のこのアプローチは、発展途上の幼児の変化する視覚的生態を説明するために高密度データセットを生成できます。

概要

何十年も、心理学者ウィリアム ・ ジェームズは、有名な「が咲いて、賑やかな混乱¹」として記述されている発展途上の幼児の環境を理解し求めています。幼児の日々 の体験通常 3 人の視点から社会的パートナーと自然主義的なプレイを撮影して検討しています。側からまたはの上のこれらのビューは、雑然とした環境とあらゆる新しい単語のための潜在的な指示対象は膨大な数を通常表示乳児を聞く²。外部の観察者にジェームズの説明は、がちであるが、この静止した、3人称視点が乳児が世界を見る方法ではありません。幼児は地面に近いと視覚探索に近いオブジェクトをもたらすの世界を通じて、移動することができます。親の母子相互作用の 3 人の表示を図 1に示します。自分の視点の基本的な違いは、強調表示されます。おそらく、幼児を受け取る入力は両親や研究者によって予想通りほぼ無秩序です。ヘッド マウント カメラを持つメソッドの目的は、開発全体を通して利用できるように視覚的な環境を理解するために最初の人ビューから幼児体験をキャプチャすることです。

ヘッド マウント カメラ、帽子やカチューシャ、着用は、発展途上の幼児の瞬間に映像体験にウィンドウを提供します。このような観点から、構造と幼児の環境の規則性の研究が明らかになります。ヘッド マウント カメラの手によって支配される主に乳児の視覚経験を明らかにした両方彼ら自身と社会のパートナーのとの顔の見える、かつて共同注意を確立するために不可欠と考えられて、多く予想される^scarcer3. ヘッド マウント カメラを持っても、乳児と養育者作成説明瞬間ときオブジェクトは、視覚的に支配的なおよび幼児の視野 (FOV) の中央オブジェクト ラベル マッピング⁴に固有の不確実性を減らします。

ヘッド マウント カメラは、頭の動きに基づく幼児の最初の人ビューをキャプチャします。このビューはありません完全に同期、または代表者、乳幼児の目の動きは、目トラッカーと組み合わせてのみキャプチャすることができます。例えば、頭を静止しているまま目だけのシフトまたはオブジェクトに固定された目を維持しながら頭のシフトは乳児の実際の視野と頭のカメラで撮影されたものとの間のずれが作成されます。それにもかかわらず、グッズ プレイ中に幼児通常センターに参加しているオブジェクト整列自分の頭、目、そして自分の体の正中線⁵グッズの場所。ズレはまれであり、通常目シフトとそれに伴うめまい³の間一時的な遅延によって作成されます。そのため、頭部カメラは注目の変化の急速なダイナミクスをキャプチャするため適していません。ヘッド マウント カメラの強みは乳幼児に視覚的なコンテンツを明らかに日常的な視覚環境を取り込む。

次のプロトコルと代表の結果はどのようにヘッド マウント カメラ デモンストレーション乳幼児の視環境を調査する使用することができます。

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プロトコル

研究室や家庭で、乳児と幼児の視覚の経験のデータを収集する次の手順は、インディアナ大学制度検討委員会によって承認されました。幼児の養育者からインフォームド コンセントを得た。

1. 頭のカメラを選ぶ

注:(図 2) の購入のために容易に利用可能な多数の小型・軽量・ ポータブル カメラがあります。

1. 頭部カメラは控えめだし、記録されているシーンに影響しませんを選択します。
   1. 居心地の良い帽子やカチューシャの仮止め接着剤を使用しての上にカメラをマウントまたは安全にカチューシャに小さなプラスチック板の上にカメラをマウントします。子の眉 (図 2 b、左) にカメラを配置します。
      1. カメラの形状、カチューシャや帽子 (図 2 b中央、右) に縫製小さな布ループによってカメラをマウントします。
      2. 帽子やカチューシャが (図 2 a) 子供の頭にぴったりと快適なフィット感を達成するために調整可能なことを確認します。
         注:幼児の目の間に直接に位置するカメラは、しかし、これは現在の技術ではかなり不可能です、理論的に理想的です。額の低配置できる小型カメラはますます利用可能になっています。
2. カメラは、両親と一緒に帰宅されている場合、は、両親が技術的な助けすることがなくそれらを使用することができますを確認します。
   1. 両親が研究室を去る前に、頭部のカメラの操作方法にそれらを訓練します。
   2. カメラと記録データを有効にする手順を説明する手アウトや帽子、ヘッド バンド使用カメラで家の両親を送信します。
3. カメラを着用し忘れる幼児のため十分な光を確認します。
   注:推奨体重は 30 g³より小さいです。任意の選択されたカメラ使用時に加熱していない必要があり、大量の使用の下で耐久性があります。
4. 実験のセットアップでは、子供たちに自由に移動を必要とする場合は、内部のストレージ カードに録画したビデオを格納します。それ以外の場合、データ コレクションのコンピューターにつながれたカメラを使用します。
5. ビジュアル シーンを関心領域に分割する機械学習アルゴリズムの最近の進歩を活用するのに高画質レンズとカメラを使用します。
   1. ビジュアル シーンは研究者によって手動でコーディングされている場合は、手動の検査の十分な品質で画像をキャプチャすることができますカメラを使用します。
6. 任意のバッテリ駆動のカメラが必要な時間数の記録が可能であることを確認します。
7. まもなく実験を始めて、両親と一緒に家のカメラを送信する前に適切に取り組んでいるように頭のカメラをテストします。

実験室でデータ コレクション

注:ヘッド マウント カメラは、ほとんどの実験に簡単に追加できます。

1. 2-3 実験者場所子供の頭の上にカメラを持っている: 1 つ実験者場所頭のカメラ、1 つは頭のカメラビューを監視し、子をそらす 1 つ必要な場合。
   1. 子の冷静さを保つため、配置プロセス中に子供をそらすために親を求めます。
2. 3 つの手順でカメラの配置をとおり実行します。
   1. 手を頭の近くでの行為の中に幼児を鈍感します。
      1. 軽くタッチしたり、幼児の頭と髪を数回ストローク親を求めます。
      2. 2.2.1.1 と同じように幼児の頭に帽子を置くこと実験者を求めます。
   2. ヘッド マウント カメラを置く子が気を取られて、実験者があります。
      1. 忙しい子供の手を維持するのにプッシュ ボタンおもちゃを使用します。
      2. 気が散る実験者または親子供の手が頭に行かないように、優しく魅力的なグッズへの子供の手を押すことによってこの段階でヘルプがあります。
   3. 子供の頭の上に帽子を締め、子供がおもちゃで従事しているときに頭のカメラを調整します。
      1. 頭部カメラの FOV で、オブジェクトの中心は幼児は、彼/彼女の顔の前にオブジェクトを保持しているときにカメラを調整します。
      2. 子供が座っている場合は、子を軽蔑するとき子供のラップのほとんどをキャプチャできるようにカメラを調整します。
3. 子供の頭の上にカメラを配置後、部屋を出るし、録音を開始する実験者を求めます。
4. カメラの場所から移動または削除されたことは、カメラを修正する部屋を再入力します。
   1. 子供が再適用されているカメラを容認しない場合は、実験を終了します。
      注:家庭で自然環境を記録するため最初の帽子および個々 の乳児にカメラに合うし、両親にカメラを配置する方法を示します。デザインとカメラのフィットは、両親が技術の助けなしに自分の子供に帽子を置くことができることを確認してください。

3. データ収集親-幼児教育

注: 頭部カメラの次の代表的な方法は、ラボで幼児とその両親 (図 3 a) の自己中心的なビューで行うことができる解析の種類を示すため自然主義的な玩具プレイを使用します。

1. 2.1 と 2.2 で説明するよう、ヘッド マウント カメラで親子を服します。
2. 頭部カメラを使用して、30 フレーム/秒進みます手順 2.3 と 2.4 で説明されているように 720 x 1280 ピクセルの解像度でビデオをキャプチャします。
   1. サブサンプリングのビデオ ストリームを 1 つのフレームはすべての 5 s。
   2. 手動で商業ソフトウェアまたは社内 (サンプル フレームの図 3を参照) が開発したプログラムを使用してビュー内で各グッズ (図 3 b) の周囲の境界ボックスを描画します。
      1. おもちゃは簡単に識別できると、グッズのすべての目に見える部分だけ、グッズの一部が他のおもちゃまたはフレームの端に切り捨てによる閉塞が原因で表示の場合のみバウンディング ボックスを描画します。
      2. 例えば、人形の足が表示されている場合にのみその脚周りの境界ボックスを描画します。人形は、目に見える、髪の毛や足を残しての半分が見えなくなりますオブジェクト場合は、髪と足の両方を含むボックスを描画します。

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結果

1 つの単純なまだ有益な分析は時間の各ポイントのビューにはオブジェクトの数をカウントします。頭部カメラは約 30 Hz でデータを生成するので (30 画像/秒)、ダウン サンプリング シーン子供の種類を理解するための適切な解像度を維持しながらより管理しやすいデータセットを生成するすべての 5 s により 1 画像データを参照してください。先行研究では、ビジュ?...

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ディスカッション

ヘッド マウント カメラを自分の自己中心的なビジュアル シーンをキャプチャする乳幼児に適用するための基礎知識を概説します。市販の頭部カメラは研究の大多数に対して十分です。小型・軽量・ ポータブル カメラを柔らかい布帽子やカチューシャに組み込まれて、子供の頭に適用する必要があります。いったん正常な設計・実装、実験室の設定で家庭環境も、様々 な実験は実行できま?...

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資料

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