Summary

Een weergave van hun eigen land: de egocentrische weergave van baby's en peuters met Head-Mounted camera's vastleggen

Published: October 05, 2018
doi:

Summary

Baby’s en peuters bekijken de wereld in een fundamenteel anders dan hun ouders. Hoofd gemonteerde camera’s voorzien van een hanteerbare mechanisme om te begrijpen van de zuigeling visuele omgeving. Dit protocol biedt leidende beginselen voor experimenten in het huis of het laboratorium te vangen de egocentrische weergave voor kleuters en peuters.

Abstract

Baby’s en peuters bekijken de wereld, op een zintuiglijke basisniveau, een fundamenteel anders dan hun ouders. Dit is grotendeels te wijten aan biologische beperkingen: zuigelingen bezitten verschillende lichaamsverhoudingen dan hun ouders en de mogelijkheid om controle van hun eigen hoofdbewegingen minder ontwikkeld. Dergelijke beperkingen beperkt u namelijk de visuele input beschikbaar. Dit protocol heeft tot doel van de leidende beginselen voor onderzoekers met behulp van hoofd gemonteerde camera’s om te begrijpen van de veranderende visuele input ervaren door de ontwikkelende zuigeling. Succesvol gebruik van dit protocol kunnen onderzoekers te ontwerpen en uitvoeren van studies van visuele omgeving van het ontwikkelende kind instellen in het huis of het laboratorium. Van deze methode, onderzoekers kunnen het compileren van een totale weergave van alle mogelijke items in het gezichtsveld van een kind. Deze methode doet precies wat het kind kijkt niet direct meten. Door te combineren kan deze aanpak met machinaal leren, de computer visie algoritmen, en de hand-codering, de onderzoekers een high density dataset ter illustratie van de veranderende visuele ecologie van de ontwikkelende zuigeling produceren.

Introduction

Voor decennia, hebben psychologen getracht te begrijpen van het milieu van de ontwikkelende zuigeling, die William James beroemde beschreven als een “bloeien, zoemen verwarring1.” De dagelijkse ervaringen van het kind zijn meestal bestudeerd door het filmen naturalistische spelen met sociale partners vanuit het perspectief van een derde persoon. Deze weergaven van de kant of boven tonen meestal rommelige omgevingen en een ontmoedigend aantal potentiële referenten voor elk nieuw woord dat zuigeling hoort2. Een buitenstaander, James’s beschrijving is apt, maar deze stationaire, derde persoon perspectief is niet de manier waarop die een kind de wereld ziet. Een kind is dichter bij de grond en door hun wereld, kunt verplaatsen om objecten dichter bij te brengen voor visuele exploratie. Een derde persoon-weergave van een ouder-kind interactie wordt geïllustreerd in Figuur 1. Gemarkeerd zijn de fundamentele verschillen tussen hun perspectieven. Misschien is de input die baby’s krijgen lang niet zo chaotisch als verwacht door ouders en onderzoekers. Het doel van methoden met een hoofd gemonteerde camera is vast te leggen van de zuigeling ervaring van een first-person view kunnen begrijpen van de visuele omgeving beschikbaar aan hen in de gehele ontwikkeling.

Hoofd gemonteerde camera’s, gedragen op een hoed of hoofdband, geven u een venster op de visuele ervaringen van moment tot moment van de ontwikkelende zuigeling. Vanuit dit perspectief wordt de studie van de structuur en regelmatigheden in de zuigeling omgeving duidelijk. Hoofd gemonteerde camera’s is gebleken dat zuigelingen visuele ervaringen te worden grotendeels gedomineerd door handen, zowel hun eigen en van hun sociale partner en dat gezicht-blikken, ooit beschouwd als noodzakelijk voor de vaststelling van gezamenlijke aandacht, zijn veel schaarser dan verwachte 3. Head-mounted camera’s hebben ook aangetoond dat kinderen en hun verzorgers momenten wanneer objecten worden visueel dominant en gecentreerd in de zuigeling beeldveld (FOV) maken, vermindering van de onzekerheid die inherent zijn aan het object-label toewijzing4.

Hoofd gemonteerde camera’s vangen de zuigelingen eerste-persoon bekijken op basis van hoofdbewegingen. Deze weergave is niet perfect synchroon met, of vertegenwoordiger van baby oogbewegingen, die alleen in combinatie met een oog-tracker kunnen worden vastgelegd. Bijvoorbeeld, ontstaat een verschuiving van alleen de ogen terwijl het hoofd stationaire of een verschuiving van het hoofd terwijl de ogen vastgesteld op een object, er een afwijking tussen de zuigelingen werkelijke FOV en gevangen genomen door de hoofd camera. Toch, tijdens het afspelen van speelgoed, zuigelingen meestal centreren de objecten die ze bijwonen, uitlijnen van hun hoofd, ogen en de locatie van het speelgoed met hun lichaamseigen middellijn5. Onjuiste wisselkoersenverhoudingen zijn zeldzaam en worden doorgaans gemaakt door kortstondige vertragingen tussen een verschuiving van het oog en de begeleidende hoofd van beurt3. Hoofd-camera’s zijn daarom niet geschikt voor het vastleggen van de snelle dynamiek van de verschuivingen in de aandacht. De kracht van hoofd gemonteerde camera’s ligt in het vastleggen van de dagelijkse visuele omgeving, onthullen de visuele inhoud beschikbaar voor zuigelingen.

Het volgende protocol en vertegenwoordiger resultaten demonstreer hoe hoofd gemonteerde camera’s kan worden gebruikt voor het bestuderen van de visuele omgeving van baby’s en peuters.

Protocol

De volgende procedure om gegevens te verzamelen op baby- en kindervoeding van visuele ervaringen in het laboratorium en thuis werd goedgekeurd door de Indiana University institutionele Review Board. Geïnformeerde toestemming was verkregen van de zuigeling verzorger. 1. Kies een hoofd-Camera Opmerking: Er zijn talloze kleine, lichtgewicht en draagbare camera’s beschikbaar voor aankoop (Figuur 2). Kies een hoof…

Representative Results

Een eenvoudige, maar informatief, analyse is te tellen het aantal objecten in de weergave op elk punt in de tijd. Omdat een hoofd camera gegevens bij ongeveer 30 Hz produceert (30 beelden/s), down-bemonstering de gegevens 1 beeld elke 5 s helpt bij het produceren van een meer beheersbaar dataset met behoud van een resolutie nodig voor het begrijpen van de soorten scènes kinderen zien. Voorafgaande onderzoek heeft aangetoond dat visuele scènes langzaam veranderende in zuigelingen<sup cla…

Discussion

Dit document schetst de basis voor de toepassing van hoofd gemonteerde camera’s aan zuigelingen te vangen hun egocentrisch visuele scène. Verkrijgbare hoofd camera’s zijn voldoende voor de overgrote meerderheid van de studies. Klein, lichtgewicht en draagbare camera’s moeten worden opgenomen in een zachte stof hoed of hoofdband en toegepast op hoofd van het kind. Eenmaal succesvol ontworpen en geïmplementeerd, een verscheidenheid aan experimenten kan worden uitgevoerd, zowel in laboratorium instellingen als in de huise…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs bedanken Dr. Chen Yu voor zijn leiding in de oprichting van dit manuscript en voor de gegevens die worden gebruikt in de sectie vertegenwoordiger resultaten. Wij danken de deelnemende gezinnen die overeengekomen te worden gebruikt in de cijfers en filmen van het protocol, alsmede Lydia Hoffstaetter voor haar zorgvuldige lezing van dit manuscript. Dit onderzoek werd gesteund door de National Institutes of Health grants T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.), R01 HD074601 (S.B.), R01 HD028675 (S.B., L.B.S.) en F32HD093280 (L.K.S.). National Science Foundation verleent BCS-1523982 (S.B., L.B.S) en carrière IIS-1253549 (S.B., D.J.C.), de National Science Foundation Graduate Research Fellowship programma #1342962 (was), en door de Indiana University door middel van de opkomende gebied van onderzoek Initiatief – leren: Hersenen, Machines en kinderen (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

  1. James, W. . The Principles of Psychology. , (1890).
  2. Quine, W., Van, O. . Word and object: An inquiry into the linguistic mechanisms of objective reference. , (1960).
  3. 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).
  4. Yu, C., Smith, L. B. Embodied attention and word learning by toddlers. Cognition. 125 (2), 244-262 (2012).
  5. 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).
  6. Adolph, K. E., Gilmore, R. O., Freeman, C., Sanderson, P., Millman, D. Toward open behavioral science. Psychological Inquiry. 23 (3), 244-247 (2012).
  7. 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).
  8. Pereira, A. F., Smith, L. B., Yu, C. A bottom-up view of toddler word learning. Psychonomic Bulletin & Review. 21 (1), 178-185 (2014).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).

Play Video

Cite This Article
Borjon, J. I., Schroer, S. E., Bambach, S., Slone, L. K., Abney, D. H., Crandall, D. J., Smith, L. B. A View of Their Own: Capturing the Egocentric View of Infants and Toddlers with Head-Mounted Cameras. J. Vis. Exp. (140), e58445, doi:10.3791/58445 (2018).

View Video