Una vista dei loro propri: cattura la vista egocentrica di neonati e bambini piccoli con telecamere montate a testa
Summary
Infanti e bambini Mostra il mondo in un modo fondamentalmente diverso dai loro genitori. Testa-montata telecamere forniscono un meccanismo trattabile per comprendere l’ambiente visivo infantile. Questo protocollo fornisce principi guida per esperimenti in casa o in laboratorio per catturare la vista egocentrica dei bimbi e dei lattanti.
Abstract
Infanti e bambini Mostra il mondo, ad un livello base sensoriale, in un modo fondamentalmente diverso dai loro genitori. Questo è in gran parte a causa di vincoli biologici: i neonati possiedono le proporzioni del corpo diverso rispetto ai loro genitori e la capacità di controllare i propri movimenti della testa è meno sviluppata. Tali vincoli limitano l’input visivo disponibile. Questo protocollo mira a fornire i principi guida per i ricercatori utilizzando telecamere montate testa per comprendere l’evoluzione input visivo vissuto da bambino in via di sviluppo. Riuscito uso di questo protocollo permetterà ai ricercatori di progettare ed eseguire studi di ambiente visivo del bambino in via di sviluppo, impostata in casa o in laboratorio. Da questo metodo, i ricercatori possono compilare una visualizzazione aggregata di tutti gli elementi possibili nel campo di vista di un bambino. Questo metodo non direttamente misurare esattamente ciò che il bambino sta esaminando. Combinando questo approccio con apprendimento automatico, algoritmi di computer vision e codifica manuale, i ricercatori possa produrre un set di dati ad alta densità per illustrare l’evoluzione ecologia visual del bambino in via di sviluppo.
Introduction
Per decenni, gli psicologi hanno cercato di comprendere l’ambiente del bambino in via di sviluppo, che William James notoriamente descritto come un “fiore, ronzio confusione1.” Le esperienze quotidiane del bambino in genere sono studiate le riprese naturalistica gioca con le parti sociali da una prospettiva in terza persona. Queste viste dal lato o sopra mostrano in genere ambienti ingombri e una quantità scoraggiante di potenziali referenti per ogni nuova parola che un infante sente2. Per un osservatore esterno, descrizione di James è apt, ma questa prospettiva stazionaria, di terza persona non è il modo che un bambino vede il mondo. Un infante è più vicino al suolo e può muoversi attraverso il loro mondo, portando gli oggetti più vicini per l’esplorazione visiva. Una visuale in terza persona di un’interazione genitore-bambino è illustrata nella Figura 1. Evidenziate sono le differenze fondamentali tra le loro prospettive. Forse, l’input che ricevono gli infanti è non quasi come caotica come anticipato dai genitori e ricercatori. L’obiettivo dei metodi con telecamere montate testa è per catturare l’esperienza infantile da una visuale in prima persona al fine di comprendere l’ambiente visivo a loro disposizione durante lo sviluppo.
Testa-montata telecamere, indossate su un cappello o un archetto, forniscono una finestra nelle esperienze visual ad ogni istante del bambino in via di sviluppo. Da questa prospettiva, lo studio della struttura e della regolarità nell’ambiente del bambino diventa apparente. Telecamere montate testa hanno rivelato il esperienze visive degli infanti ad essere in gran parte dominato dalle mani, sia loro proprio e del loro partner sociali e che faccia-sembra, una volta considerato indispensabile per l’istituzione di attenzione congiunta, sono molto più scarsi rispetto a attesi 3. Head-mounted fotocamere hanno anche dimostrato che i neonati e dei loro caregivers creare momenti in cui gli oggetti sono visivamente dominante e centrato nel campo visivo del neonato (FOV), riducendo l’incertezza inerente all’oggetto-etichetta mappatura4.
Testa-montata telecamere catturano visuale in prima persona infants’ basato su movimenti della testa. Questa vista non è perfettamente sincrono con, o rappresentante di, movimenti di occhio infantile, che possono essere catturati solo in combinazione con eye-tracker. Per esempio, uno spostamento di solo gli occhi, mantenendo la testa stazionario, o uno spostamento della testa, mantenendo gli occhi fissati su un oggetto, verrà creato un disallineamento tra infants’ effettivo FOV e quella acquisita dalla fotocamera testa. Tuttavia, durante la riproduzione del giocattolo, neonati in genere centro gli oggetti che sono presenti, allineando la loro testa, occhi e la posizione del giocattolo con del midline5 del loro corpo. Disallineamenti sono rari e in genere vengono creati da momentanei ritardi tra un turno di occhio e l’accompagnamento di testa girare3. Pertanto, testa-telecamere non sono adatti a catturare la rapida dinamica degli spostamenti in attenzione. La forza di telecamere montate testa sta nel catturare l’ambiente visual quotidiano, rivelando il contenuto visivo disponibile agli infanti.
I seguenti risultati di protocollo e rappresentante dimostrerà come testa-montata telecamere può essere usato per studiare l’ambiente visivo di neonati e bambini piccoli.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo documento illustra le nozioni di base per l’applicazione di telecamere montate testa agli infanti per catturare la loro scena visiva egocentrico. Telecamere testa commercialmente disponibili sono sufficienti per la maggior parte degli studi. Macchine fotografiche di piccoli, leggeri e portatile dovrebbero essere incorporati in un cappello di tessuto morbido o un archetto e applicati alla testa del bambino. Una volta correttamente progettato e implementato, una varietà di esperimenti può essere eseguita, sia nell…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano il Dr. Chen Yu per la sua guida nella creazione di questo manoscritto e per i dati utilizzati nella sezione risultati rappresentante. Ringraziamo le famiglie partecipanti che hanno accettato di essere usati nelle figure e le riprese del protocollo, nonché Lydia Hoffstaetter per la sua attenta lettura di questo manoscritto. Questa ricerca è stata sostenuta dagli istituti nazionali di sovvenzioni di salute T32HD007475-22 (J.I.B., DHA), R01 HD074601 (S.B.), HD028675 R01 (S.B., L.B.S) e F32HD093280 (L.K.S.). National Science Foundation concede BCS-1523982 (S.B., L.B.S) e carriera IIS-1253549 (S.B., DJC), il National Science Foundation Graduate ricerca Fellowship programma #1342962 (s.e.s.) e dalla Indiana University attraverso l’Area di ricerca emergenti Iniziativa – apprendimento: Cervelli, macchine e bambini (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
- James, W. . The Principles of Psychology. , (1890).
- Quine, W., Van, O. . Word and object: An inquiry into the linguistic mechanisms of objective reference. , (1960).
- 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).
- Yu, C., Smith, L. B. Embodied attention and word learning by toddlers. Cognition. 125 (2), 244-262 (2012).
- 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).
- Adolph, K. E., Gilmore, R. O., Freeman, C., Sanderson, P., Millman, D. Toward open behavioral science. Psychological Inquiry. 23 (3), 244-247 (2012).
- 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).
- Pereira, A. F., Smith, L. B., Yu, C. A bottom-up view of toddler word learning. Psychonomic Bulletin & Review. 21 (1), 178-185 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
