Портал психологических изданий PsyJournals.ru
Каталог изданий 104Рубрики 51Авторы 8748Новости 1748Ключевые слова 21419 Правила публикацииВебинарыRSS RSS

Включен в Web of Science СС (ESCI)

ВАК

РИНЦ

Рейтинг Science Index РИНЦ 2018

17 место — направление «Психология»

0,663 — показатель журнала в рейтинге SCIENCE INDEX

0,878 — двухлетний импакт-фактор

CrossRef

Экспериментальная психология

Издатель: Московский государственный психолого-педагогический университет

ISSN (печатная версия): 2072-7593

ISSN (online): 2311-7036

DOI: https://doi.org/10.17759/exppsy

Лицензия: CC BY-NC 4.0

Издается с 2008 года

Периодичность: 4 номера в год

Доступ к электронным архивам: открытый

 

Оборудование SMI для регистрации движений глаз: тест-драйв 758

Демидов А.А.
кандидат психологических наук, доцент кафедры общей психологии, , Московский институт психоанализа (НОЧУ ВО «Московский институт психоанализа»), Москва, Россия
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6660-5761
e-mail: alexander.demidov19@gmail.com

Жегалло А.В.
кандидат психологических наук, старший научный сотрудник лаборатории системных исследований психики, Институт психологии РАН, Москва, Россия
e-mail: zhegs@mail.ru

Полный текст

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект №08)06)00316а.

Вот уже более ста лет как позитивное развитие психологической науки связывается с развитием и внедрением экспериментальных методов исследования, и прежде всего, это касается аппаратурно-технических методов. Стоит, например, вспомнить, какие возможности предоставила многоканальная электронная тахистоскопия для исследования когнитивных процессов в 60–80 гг. прошлого века (Сперлинг, 1967), или какие возможности предоставляют сейчас современные средства визуализации мозговой активности мозга – fMRI, ПЭТ и т. д. для психофизиологических исследований.

К подобным методам экспериментальных психологических исследований, внесшим весомый вклад в конституирование психологической науки, безусловно, следует отнести и методы регистрации окуломоторной активности человека – движений глаз. Именно с этим методом, дающим возможность исследователю определить направление взора, его продолжительность, паттерны рассматривания/сканирования объектов и сцен и т. д., связываются надежды «расшифровать» способы получения человеком сведений об окружающем его мире, их переработки, использовании в повседневной деятельности.

Первые попытки зарегистрировать движения глаз относятся к 80-м гг. XIX века, однако в техническом и методическом смыслах эти исследования были очень далеки от «бума» 50–70 гг. прошлого века, связанного во многом с именем нашего отечественного исследователя – биофизика А. Л. Ярбуса. Аппаратура, применявшаяся в исследованиях этого периода, была отражением, точнее, выражением талантливой находчивости и технической сноровки исследователей. Дальнейшее развитие окулографии было во многом связано со все большим внедрением современных ЭВМ в процесс регистрации движений глаз и обработки получаемых данных, со стандартизацией применявшихся методик регистрации, а также с расширением сферы применения данного метода.[2]

На сегодняшний день, пожалуй, указанные направления развития окулогафии, обозначенные еще 30–40 лет назад, в наибольшей степени реализованы. Это, во-первых, отражается в расширении не только исследовательских областей (например, исследования процессов межличностного восприятия у аутистов), где применяется регистрация окуломоторной активности, но и прикладных (например, исследование специфики деятельности космонавтов на МКС). Во-вторых, современные методики регистрации движений глаз представляют собой высокотехнологические аппаратно-технические комплексы, производство которых носит уже массовый характер. В связи с этим возникает ряд проблем, связанных с ориентацией исследователей во множестве имеющихся сегодня методик регистрации движений глаз и возможностей их применения в исследовательских и прикладных целях.

Целью настоящей статьи является техническая характеристика и описание назначения систем регистрации движений глаз, выпускаемых крупнейшей немецкой компанией научного оборудования SensoMotoric Instruments (SMI) (www.smivision.com) и представленного на научно-практическом семинаре, прошедшем 11–13 июня 2008 г. на базе Университета г. Лунда (Швеция).

Компания SMI производит аппаратуру, основанную на принципе видеорегистрации движений глаз в инфракрасном диапазоне излучения с последующим определением направления взгляда на основании вектора смещения между центрами зрачка и роговичного блика – так называемая система «pupil-corneal reflex». Данный способ детектирования направления взгляда дает высокую точность регистрации до тех пор, пока положение головы испытуемого фиксировано в пространстве. В случае свободного движения головой относительно источника, излучающего инфракрасный свет, точность регистрации снижается и повышается вероятность включения артефактов. Другим ограничением данного принципа является его зависимость от диаметра зрачка, что может детектироваться системой регистрации как изменение позиции глаза, в то время как движения на самом деле не было.

Основными элементами регистрирующей аппаратуры SMI являются источник, излучающий инфракрасный свет, и видеокамера, чувствительная к отраженному от поверхности глаза инфракрасному свету. В зависимости от комбинации этих двух элементов можно выделить несколько различных типов регистрирующей аппаратуры с различными техническими свойствами и различным назначением.

Первый вариант комбинации характеризуется тем, что оба из указанных элементов фиксированы на некой плоскости в пространстве, например, на столе, перед испытуемым. В зависимости от того, фиксируется ли подвижность испытуемого относительно регистрирующей техники или нет, выделяется два подвида регистрирующих систем:  во-первых, в случае фиксации головы испытуемого в специальной стойке с подбородником и упором для лба SMI разработала установку высокоскоростной бино-монокулярной регистрации движений глаз – iView X Hi-Speed – 500/1250; во-вторых, в случае относительной подвижности головы и туловища испытуемого в пространстве фирма SMI предлагает низкоскоростную бинокулярную установку iView X RED.

Второй вариант комбинации характеризуется тем, что и излучатель и видеокамера крепятся на велосипедном шлеме или бейсболке, которые надеваются испытуемыми на время эксперимента. В этом случае SMI предлагает установку iView X HED.

Третий вариант комбинации во многом схож со вторым, за исключением того, что в исследовательском помещении находится излучатель магнитного поля, а на шлеме дополнительно крепится датчик, чувствительный к изменению магнитного поля, что позволяет производить регистрацию движений головы. В данном случае речь идет об установке iView X HED + HT.

Каждый из указанных типов регистрирующего оборудования SMI имеет свою собственную техническую спецификацию и область исследовательского или прикладного применения. В связи с этим более подробно остановимся на общих характеристиках аппаратуры для регистрации движений глаз.

Технические параметры оборудования для регистрации движений глаз

Регистрация окуломоторной активности может выполняться как бинокулярно, так и монокулярно. Имеются различные типы бинокулярных регистрирующих установок: это «истинные» бинокулярные установки, позволяющие проводить видеосъемку обоих глаз и в итоге предоставлять данные о положении каждого глаза в отдельности. Установки с подобной характеристикой используются, например, при изучении вергентных движений глаз, сопряженности движений глаз при чтении или при изучении восприятия глубины. Поскольку для большинства людей характерно синхронное движение обоих глаз, то во многих исследовательских и прикладных задачах можно использовать монокулярные установки, которые, с одной стороны, значительно менее дорогие, с другой стороны, проще в техническом и программном отношении. Другой подвид бинокулярных установок условно можно назвать «псевдо-бинокулярными». В данном случае также используется видеорегистрация обоих глаз, но на «выходе» фигурируют усредненные данные, полученные с каждого глаза в отдельности. Усреднение обеспечивает более высокую стабильность регистрации направления взора, что является проблемой для систем с низкой точностью.

Еще одной важной характеристикой подобного оборудования является точность регистрации и его разрешающая способность. Под точностью регистрации имеется в виду мера соответствия воспринимаемого объекта и линии взора. Теоретически точность регистрирующего оборудования ограничена размерами фовеа, т. е. 1,5–2o. Однако фактически, если в процессе калибровки каждая из калибровочных меток будет иметь одну и ту же проекцию на фовеа, точность регистрации может достигать менее 0,5o. На значение точности влияет целый ряд факторов:

  • различие в «глазодвигательном» поведении испытуемого в ситуации калибровки и в ситуации самого эксперимента;
  • дрейф системы координат взора, установленных в процессе калибровки, в ходе исследования;
  • факторы, в целом влияющие на регистрацию движений глаз (ношение очков или линз испытуемым, индивидуальные вариации физиологии глаза испытуемых, уровень освещенности в исследовательском помещении и т. д.;
  • тип регистрирующей установки: так, система SMI HiSpeed в наибольшей степени обеспечивает высокую точность регистрации, а SMI RED – в наименьшей.

Разрешающая способность регистрирующих систем – это то, насколько мелкие движения глаз могут детектироваться регистрирующей системой. В системах, основанных на принципе видеорегистрации, разрешение является фактически функцией количества пикселей получаемого видеоизображения глаза, приходящихся на область зрачка. Чем большим количеством пикселей представлен зрачок на видеоизображении глаза, тем выше разрешающая способность регистрирующей системы. Лучшие системы имеют разрешение порядка 0,01o, что позволяет регистрировать микросаккады и дрейф.

Вероятно, наиболее обсуждаемой характеристикой систем, основанных на видеорегистрации, является частота дискретизации регистрирующих видеокамер (sampling rate) или, другими словами, та скорость, с которой происходит съемка глазного яблока. Так, если камера имеет частоту дискретизации 100 Гц, это означает, что видеорегистрация глазного яблока происходит каждые 10 мс. В зависимости от значения указанного параметра все системы видеорегистрации можно разделить на несколько типов:

  • очень медленные – частота дискретизации 25 Гц,
  • среднескоростные – 50–100 Гц,
  • скоростные – 250–500 Гц;
  • высокоскоростные видеосистемы регистрации – 1000–2000 Гц (в последнем случае видеорегистрация глазного яблока происходит каждые 0,5–1 мс).

Каждый из указанных типов имеет присущие ему возможности и ограничения. Так, медленные системы позволят получать приблизительные данные об общем времени пребывания взора в какой-либо зоне интереса, при этом продолжительность фиксации будет иметь относительную точность с колебаниями ±20 мс. Точность определения продолжительности фиксаций для среднескоростных систем составляет ±10 мс, эти системы могут вполне эффективно использоваться в большинстве прикладных исследований. Однако более «тонкие» характеристики движений глаз, например, такая как скорость саккады, не могут быть выявлены с помощью данного типа систем регистрации. Скоростные системы имеют возможность детектировать практически большинство «нюансов» окуломоторной активности человека. Как правило, они предполагают устойчивую фиксацию головы испытуемого (например, система SMI HiSpeed). Высокоскоростные системы помимо еще большей точности и разрешающей способности предоставляют исследователю возможность проводить on-line анализ окуломоторной активности человека и регулировать параметры предъявляемых стимулов (например, подобные системы необходимы для реализации методики «eye-contingent display change paradigm» (Rayner, 1998).

Важной характеристикой систем регистрации является уровень и постоянство латентности/задержки системы в процессе регистрации и кодирования получаемых данных. Имеется в виду время, затрачиваемое системой между фиксацией видеокамерой положения глаза и определением координат взора. В высококачественных системах регистрации этот процесс занимает менее трех кадров, т. е. менее 3 мс для 1000 Гц системы. Для регистрации важен показатель не только самой задержки, но и то, насколько она постоянна в ходе регистрации. В профессиональных системах видеорегистрации этот показатель константен, но необходимо помнить, что он во многом зависит от всей технической конфигурации регистрирующего оборудования (например, от характеристики оперативной памяти компьютера, его жесткого диска и т. д.).

Диапазон линейности, или рабочий угол регистрации движений глаз, отражает область пропорциональных отношений между изменением направленности взгляда и величиной выходного сигнала. Для большинства современных систем регистрации диапазон линейности относительно прямого положения головы по горизонтали составляет ± 40o и ± 25o по вертикали (ранее системы, как правило, регистрировали только горизонтальную составляющую движений глаз испытуемого).

Обозначив основные технические параметры оборудования для регистрации движений глаз, кратко охарактеризуем оборудование, предлагаемое компанией SMI.

Техническая спецификация систем видеорегистрации компании SMI

Установка iView X Hi-Speed – 1250/500 – установка для высокоскоростной видеорегистрации движений глаз. Регистрация может осуществляться как монокулярно (в этом случае предоставляется видеокамера с частотой 1250 Гц), так и бинокулярно (две видеокамеры с частотой дискретизации 500 Гц). Точность направления взгляда 0,25o–0,5o. Разрешающая способность менее 0,01o. Диапазон линейности ±30o по горизонтали, 30o по вертикали вверх и 45o вниз. Время задержки системы менее 2 мс.

Данная установка представляет собой технический комплекс из компьютера с двумя мониторами и регистрирующей стойки-колонны. Один монитор предназначен для предъявления стимульных изображений, второй используется в ходе калибровки для контроля точности наведения взора на калибровочные метки и для on-line слежения исследователем позиции глазного яблока относительно инфракрасного излучателя и регистрирующей камеры в ходе исследования. Регистрирующая стойка представляет собой вертикальную метровую П-образную колонну с встроенным в нее подбородником и упором для лба. Также в колонну встроен излучатель инфракрасного света и регистрирующая видеокамера. Колонна имеет жесткое крепление к поверхности стола, причем желательно использование таких конструкций стола, чтобы была возможность автоматизированного регулирования высоты столешницы для испытуемых с разным ростом.

Установка iView X RED – низкоскоростная установка видеорегистрации движений глаз. Регистрация осуществляется бинокулярно, частота видеокамер – 50 Гц. Точность направления взгляда – 0,5o–1,0o. Разрешающая способность 0,1o. Фиксация головы не требуется, имеется возможность движения испытуемым головы и верхнего плечевого пояса (правда, в весьма ограниченных границах).

Данная установка располагается на столе и состоит из компьютера с двумя мониторами и небольшого портативного блока прямоугольной формы, включающего инфракрасные излучатели и широкоугольную регистрирующую камеру. Данный блок расположен непосредственно под экраном монитора, где предъявляются стимульные изображения; второй монитор используется исследователем для целей контроля. Компанией SMI заявляется, что указанная установка является системой дистанционной видеорегистрации движений глаз, что позволяет испытуемому более комфортно и естественно чувствовать и вести себя в ходе эксперимента; с другой стороны, она предоставляет возможность привлекать специальный контингент испытуемых (дети, инвалиды и т. д.). Но практическая работа с указанной системой во многом порождает скептическое отношение. Прежде всего, речь может идти только о более или менее свободных микродвижениях головы, и то, скорее, в горизонтальной плоскости (вправо-влево), нежели о движениях в глубину – вперед-назад; в последнем случае велика вероятность того, что испытуемый попросту «выйдет» из зоны съемки видеокамеры. Для предотвращения возможности потери сигнала и вместе с тем для увеличения точности регистрации мы рекомендовали бы обратиться либо к облегченному варианту рамки с упором для лба, либо просили бы испытуемых в ходе эксперимента упираться локтями в стол и подпирать подбородок ладонями. Вопрос о фактической доле теряемых данных при свободном положении испытуемого в ходе работы с установкой SMI iView X RED остается открытым.

Установка iView X HED – мобильная установка видеорегистрации движений глаз. Она монтируется либо на жестком велосипедном шлеме, изготовленном из прочной пластмассы, либо на бейсболке с жестким козырьком. Регистрация осуществляется монокулярно. Частота дискретизации 50 Гц, с возможностью установки более быстрой 200 Гц камеры. Точность направления взгляда 0,5o–1,0o. Разрешающая способность 0,1o.

Данный вид установки позволяет осуществлять видеорегистрацию окуломоторной активности при свободном поведении испытуемого (например, покупка какого-то товара в магазине, вождение автомобиля и т. д.). Установка состоит из двух связанных элементов:

  • велосипедный шлем, на котором крепится инфракрасный излучатель и регистрирующая видеокамера, а также камера, которая снимает пространство перед испытуемым;
  • портативный компьютер – ноутбук, на который ведется сбор данных и с помощью которого производится первоначальная калибровка.

Оба из указанных элементов установки соединены друг с другом эластичным кабелем длиною до 4 м. Соответственно, после того как испытуемый надел шлем, производится калибровка и ноутбук может быть помещен в рюкзак за спину испытуемого. В этом случае мобильность испытуемого ограничена исключительно возможной реакцией окружающих на столь необычное устройство.

С нашей точки зрения, несмотря на явные преимущества использования данной установки в прикладных исследованиях, имеется ряд моментов, ограничивающих ее применение. Во-первых, точностью производимой регистрации. Проблема заключается в том, что калибровка установки происходит путем определения некоторых меток, разнесенных в пространстве, относительно которых и происходит процедура калибровки. Но метрика пространства, в котором будет осуществляться свободное поведение испытуемого, в значительной мере может отличаться (по степени разнесенности и удаленности объектов друг относительно друга) от метрики, в которой была произведена калибровка. Во-вторых, поскольку такие элементы как излучатель и регистрирующая камера в данном типе установки находятся в непосредственной близости от «рабочего» глаза, они существенно ограничивают обзор пространства, расположенного чуть выше прямой линии взора. Это толкает испытуемых на неестественное вскидывание головы во время рассматривания окружающих объектов. Частично с этой же проблемой связана и другая. Нередки случаи, когда при экстремальных амплитудах глаз «уходит» из зоны видеорегистрации или зоны инфракрасной подсветки, и данные о направлении взора теряются. Однако главный недостаток использования данной установки связан с ограниченностью программного анализа данных. Они представляют собой видеофайл с отмеченной крестиком позицией взгляда испытуемого в каждом кадре. Анализ осуществляется путем покадрового просмотра видеофайла и ручного подсчета числа кадров, в которых взгляд испытуемого был направлен на интересующие экспериментатора объекты. Для облегчения анализа было бы крайне полезно наличие программного обеспечения, позволяющего автоматически работать с динамическими зонами интереса.

К сожалению, фирма SMI подобного программного обеспечения не производит. Нам известны две фирмы, разрабатывающие подобное обеспечение:

Autoliv Corporation (www.autoliv.com) – ее программное обеспечение ориентировано на выделение зон интереса, соответствующих отдельным автомобилям, при анализе видеозаписей с прибора, закрепленного на голове водителя;

Interactive Minds – производитель оборудования для регистрации движений глаз, частично конкурирующего с SMI. Как ни парадоксально, Interactive Minds не производит аналогов SMI HED, но в то же время в последней версии ее программного обеспечения NYAN 2.0 имеется возможность задания динамических зон интереса.

Установка iView X™ HED+HT является результатом поиска компромисса между точностью регистрации и мобильностью испытуемого. Установка состоит из блока-излучателя, который образует электромагнитное поле радиусом 1,5–2 м и мобильной системы регистрации, которая монтируется на велосипедном шлеме с датчиком, чувствительным к изменению электромагнитного поля (с изменением положения головы меняется соотношение сил в электромагнитном поле). До начала исследования экспериментатор должен точно задать области прямоугольной формы в пространстве электромагнитного поля, относительно которых будет вестись регистрация движений глаз и головы. Таких областей в принципе может быть много, но в рамках семинара мы имели дело с двумя плоскостями – экран монитора и плоскость стола перед ним. Основной недостаток данной системы регистрации движений глаз – затраты большого количества времени на наладку оборудования, высокая чувствительность оборудования к внешним электромагнитным влияниям и к случайному внезапному перемещению блока-излучателя в пространстве комнаты-лаборатории (в последнем случае нарушается изначально заданная система соотношений координат электромагнитного поля и заданных областей-плоскостей регистрации движений глаз и головы).

Ограничения, вызванные индивидуальными особенностями испытуемых

Все рассматриваемое оборудование оптимально работает на испытуемых с нормальным зрением, не корректируемым с помощью очков или контактных линз и не использующих тушь для ресниц. Очки (в особенности бифокальные), и в меньшей мере контактные линзы, вызывают появление дополнительных бликов, мешающих определению направления взгляда. Успех калибровки и получение качественных записей во многом зависит от умения и навыков экспериментатора. Накрашенные ресницы, увеличиваясь в объеме, частично перекрывают поле съемки видеокамеры, особенно когда взгляд испытуемого направлен в нижнюю часть экрана; помимо этого, тушь может отражать инфракрасный свет и, таким образом, дезориентировать регистрирующую систему новым бликом. Возможное решение указанных проблем состоит либо в выборе оптимального угла наклона регистрирующей камеры и исключении из анализа части снимаемого камерой кадра, либо в просьбе к испытуемым перед исследованием стирать макияж (последнее замечание справедливо, но во многом трудновыполнимо).

Особенности первичной обработки данных в окулографических исследованиях

Первый шаг в обработке полученных данных состоит в выделении основных видов движений глаз и их характеристик. В этом случае исследователь полагается на те возможности, которые ему предоставляет программное обеспечение системы, например, программа BeGaze компании SMI. Вероятно, мало кто из исследователей задается вопросом, какие принципы обработки данных были реализованы программистом в ходе написания подобных программ. Следуя принципу разделения труда, это, наверное, обосновано, если бы не одно «но». Выделение различных движений глаз из массива сырых данных чувствительно к тем предпосылкам, из которых вы (а точнее, программист) исходите при их обработке! Это прежде всего отражается в проблеме выделения саккад и фиксаций (информация о диаметре раскрытия зрачка и частоте морганий может быть получена непосредственно из «сырых» данных). При графическом отображении «сырых» данных фиксации визуально представляют собой сгущения регистрируемых позиций направления взгляда, а саккады – четко различимые прямые или ломаные линии, соединяющие фиксации. Для автоматического определения саккад и фиксаций используется ряд различных алгоритмов, результаты работы которых могут существенно различаться. Кроме того, результаты работы одного и того же алгоритма  могут различаться в зависимости от  заданных оператором значений управляющих параметров. Таким образом,  воспроизведение экспериментальных результатов требует информации об использованном исследователем алгоритме и значениях управляющих параметров. Данная информация  обязательно должна присутствовать в публикации. Положение осложняется тем, что далеко не всегда исследователям известны алгоритмы детекции фиксаций, используемые в конкретном коммерческом программном обеспечении. Вследствие этого мы кратко хотели бы осветить различные виды существующих алгоритмов выделения фиксаций и саккад.

Основные классы алгоритмов выделения фиксаций и саккад

1. Алгоритм детекции саккад, основанный на определении угловой скорости.

Система интерпретирует движение как саккаду в том случае, если скорость движения в середине пути от одной точки к другой превышает определенное пороговое значение, например, 75o/сек. В противном случае система детектирует фиксацию. Подобный алгоритм предложен, например, Смитс и Хуг (Smeets & Hooge, 2003). Данный алгоритм рекомендуется использовать для установок с высокой частотой дискретизации (более 200 Гц), чтобы иметь возможность распознать короткие саккады, которые очень часто встречаются, например, при чтении.

Управляющие параметры. Нижний порог угловой скорости определяет минимальный размер саккад, которые алгоритм способен распознать. Типичные значения 20–130o/сек. Необходимо учитывать, что данное пороговое значение должно быть больше, нежели значения, которые могут быть рассмотрены как «шум» (например, высокочастотный тремор). Верхний порог угловой скорости определяет максимальный размер распознаваемых саккад. Скорость, превышающая верхний порог, считается артефактом. Типичные значения 750–1000o/сек. Для различения плавных следящих движений глаз и саккад вводится дополнительный параметр – ускорение движений; это также пороговый параметр: выше определенного значения система способна отличать саккаду от плавного движения. Типичным значением ускорения является 5000–7500o/сек2.  Подчеркнем, что использование различных комбинаций управляющих параметров определяется целями конкретного исследования. Альтернативой данному алгоритму является случай использования значений угловой скорости для анализа фиксаций (Rötting, 2001). Если угловая скорость движения находится ниже определенного значения (как правило, менее 10o/сек), то система детектирует фиксацию. Алгоритм применяется для отсечения «шума» в данных.

Алгоритм, основанный на определении угловой скорости, чувствителен к величине нижнего порога угловой скорости. С его увеличением растет средняя продолжительность обнаруживаемых фиксаций (так, при значении порога в 90o/сек средняя продолжительность фиксаций возрастает в 2,5 раза по сравнению со значением порога в 30o/сек), уменьшается их количество, а также снижается общее количество детектируемых саккад. Таким образом, значения управляющих параметров выступают непосредственными детерминантами получаемых результатов окулографического исследования. Результаты исследований, использующие разные настройки управляющих параметров, попросту несопоставимы.

2. Алгоритм детекции фиксаций, базирующийся на определении дисперсии и продолжительности фиксации.

Фиксацией считается набор соседних отсчетов, находящихся внутри пространства заданного диаметра (как правило, это круг), общей продолжительностью не меньше заданной. Примером данного алгоритма может служить I-DT алгоритм, предложенный Сальвучи и Голдбергом (Salvucci & Goldberg, 2000).

Управляющие параметры. Порог временной продолжительности задается в миллисекундах. Порог дисперсии задается в пикселях. Например, порог дисперсии, равный 20 пикселям, и порог продолжительности в 100 мс означает, что только те координаты направлений взора, которые располагаются в пространстве диаметром 20 пикселей, в течение не менее 100 мс будут детектированы системой как одна фиксация. Вариация указанных параметров существенно влияет на то, какие данные получает исследователь. Так, средняя продолжительность фиксаций при временном пороге в 100 мс и при пороге дисперсии в 100 пикселей в 2,5–3 раза выше, чем при том же самом временном пороге, но при дисперсии в 20 пикселей. Но в последнем случае изменяется не только значение средней продолжительности фиксации, но и общее распределение значений продолжительности фиксаций (так, количество фиксаций продолжительностью около 200 мс почти в два раза выше при временном пороге 100 мс и при пороге дисперсии 60 пикселей, по сравнению с данными, получаемыми при том же временном пороге, но с порогом дисперсии в 100 пикселей).  В итоге это приводит к «драматическим ошибкам», если вы применяете, например, методы анализа вариаций (ANOVA и т. д.). Наиболее распространенные в окулографических исследованиях значения управляющих параметров следующие: временной порог 60–100 мс и порог дисперсии 15–60 пикселей.

3. Алгоритм детекции, основанный на определении угловой скорости, использующий дополнительный критерий продолжительности фиксаций.

Данный алгоритм использует принципы детекции движений глаз из двух вышеуказанных алгоритмов. Правда, во многом он представляет собой лишь гипотетическую модель, не апробированную в ходе исследований.

В заключение можно привести обобщенное мнение западных исследователей, что для высокоскоростных систем регистрации с высоким разрешением более продуктивно обращаться к алгоритму детекции движений глаз, основанному на определении угловой скорости последних. Для систем с небольшой частотой дискретизации остается «уповать» на алгоритм детекции фиксаций, базирующийся на определении дисперсии и продолжительности фиксации. При этом никогда не стоит забывать, что все рассмотренные алгоритмы хорошо работают в случае фиксированного положения головы испытуемого относительно предъявляемого изображения и применимы преимущественно для случаев рассматривания статических изображений.

Проблема детекции движений глаз приобретает особую актуальность именно в случаях обращения к автоматизированным программным средствам обработки данных. В ранних окулографических исследованиях при ручной обработке данных использование алгоритмов детекции саккад и фиксаций было во многом излишним, поскольку терпеливость и аккуратность самого исследователя вкупе с разрешающей способностью регистрирующей установки сами по себе выступали некими алгоритмами детекции.

Можно ожидать, что в самой ближайшей перспективе технические и программные проблемы, обозначенные выше, будут решены. Единственной нерешенной проблемой остается подготовка специалистов, способных эффективно работать с современным оборудованием. Кеннет Холмквист, заведующий лабораторией гуманитарных исследований Университета г. Лунда (Швеция), так охарактеризовал необходимые требования к специалисту, работающему с глазодвигательными методиками: «он должен одновременно обладать квалификацией психолога, математика, программиста и инженера».


[2]  Более подробный исторический обзор методик регистрации движений глаз представлен, например, в работах А. Л. Ярбуса (1965) и В. А. Барабанщикова (1997). 

Ссылка для цитирования

Литература
  1. Барабанщиков В. А. Окуломоторные структуры восприятия. М.: Институт психологии РАН, 1997.
  2. Сперлинг Дж. Информация, полученная при коротких зрительных предъявлениях // Инженерная психология за рубежом. М.: Прогресс, 1967. С. 7–68.
  3. Ярбус А. Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука, 1965.
  4. Rayner K. Eye movements in Reading and Information Processing: 20 Years of Research. Psychological Bulletin. 1998. V. 124. № 3. P. 372–422.
  5. Rötting M. Parametersystematic der Augen- und Blickbewegungen für arbeitswissenchaftliche Untersuchungen. Ph. D. thesis. 2001. RWTH Aachen. Aachen: Shaker.
  6. Salvucci D.D. & Goldberg J. H. Identifying fxations and saccades in eye-tracking protocols. In Proceedings of the Eye Tracking Research and Application Symposium, 2000. P. 71–78. New York: ACM Press.
  7. Smeets J. B. J. & Hooge I. T. C. Nature of variability in saccades. // Journal of Neurophysiology. 2003. Т. 90. С. 12–20.
comments powered by Disqus
 
О проекте PsyJournals.ru

© 2007–2020 Портал психологических изданий PsyJournals.ru  Все права защищены

Свидетельство регистрации СМИ Эл № ФС77-66447 от 14 июля 2016 г.

Издатель: ФГБОУ ВО МГППУ

Creative Commons License

Яндекс.Метрика