En opfattelse af deres egen: fange egocentrisk visningen af spædbørn og småbørn med hoved-monteret kameraer
Summary
Spædbørn og småbørn se verden i en fundamentalt anderledes end deres forældre. Hovedmonteret kameraer giver en tractable mekanisme for at forstå det spædbarn visuelle miljø. Denne protokol giver vejledende principper for eksperimenter i hjemmet eller laboratorium for at fange den egocentrisk visning for småbørn og spædbørn.
Abstract
Spædbørn og småbørn se verden på en grundlæggende sensorisk niveau, en fundamentalt anderledes end deres forældre. Dette skyldes hovedsageligt biologiske begrænsninger: spædbørn besidder forskellige krop proportioner end deres forældre og muligheden for at styre deres eget hoved bevægelser er mindre udviklet. Sådanne betingelser begrænser de visuelle input tilgængelig. Denne protokol har til formål at give vejledende principper for forskere ved hjælp af hoved-monteret kameraer til at forstå de skiftende visuelle input opleves af den udvikling spædbarn. Vellykket anvendelse af denne protokol giver forskere til at designe og udføre undersøgelser af barnets udvikling visuelle miljø i hjemmet eller på laboratoriet. Fra denne metode, kan forskere kompilere en samlet visning af alle de mulige elementer i et barns synsfelt. Denne metode måler ikke direkte nøjagtigt, hvad barnet ser på. Ved at kombinere kan denne tilgang med maskinen læring, computer vision algoritmer, og hånd-kodning, forskere producere en high-density datasæt for at illustrere udvikle spædbarnet skiftende visuelle økologi.
Introduction
I årtier, har psykologer søgt at forstå miljøet af den udvikling spædbarn, som William James berømt beskrevet som en “blomstrende, summende forvirring1.” De daglige oplevelser af spædbarnet er typisk studerede ved optagelserne naturalistiske spille med arbejdsmarkedets parter fra en tredje-persons perspektiv. Disse synspunkter fra siden eller ovenfor viser typisk rodet miljøer og en skræmmende antallet af potentielle henvisninger til alle nye word et spædbarn hører2. Jamess beskrivelse er apt observatør udenfor, men denne stationære, tredje-persons perspektiv er ikke den måde, et spædbarn ser verden. Et spædbarn er tættere på jorden og kan bevæge sig gennem deres verden, bringe objekter tættere til visuel udforskning. En tredje-person visning af en forældre-barn interaktion er illustreret i figur 1. Fremhævet er de grundlæggende forskelle mellem deres perspektiver. Måske, de input, som spædbørn modtager er ikke nær så kaotisk som forudset af forældre og forskere. Målet med metoder med hoved-monteret kameraer er at fange den spædbarn erfaring fra en første-persons opfattelse for at forstå det visuelle miljø til rådighed i hele udvikling.
Hoved-monteret kameraer, båret på en hat eller pandebånd, give et vindue ind i de øjeblik til øjeblik visuelle oplevelser af den udvikling spædbarn. Ud fra dette synspunkt klart, studiet af struktur og lovmæssigheder i barnets miljø. Hoved-monteret kameraer har afsløret spædbørn visuelle oplevelser i høj grad domineres af hænder, både deres egne og deres sociale partner, og at ansigt-ser, engang betragtet som afgørende for at etablere fælles opmærksomhed, er meget sjældnere end forventede 3. hoved-monteret kameraer har også vist, at spædbørn og deres pårørende skaber øjeblikke når objekter er visuelt dominerende og centreret i barnets synsfelt (FOV), mindske usikkerheden forbundet med objekt-label kortlægning4.
Hoved-monteret kameraer capture spædbørn første-personsperspektiv baseret på hovedet bevægelser. Denne visning er ikke perfekt synkront med, eller repræsentant, spædbarn øjenbevægelser, som kun kan blive fanget i forbindelse med en eye-tracker. For eksempel, vil et skift af kun øjnene mens du holder hovedet stationære eller et skift af hoved samtidig holde øjnene fast på et objekt, skabe en forskydning mellem spædbørn faktiske FOV og den fanget af hoved-kamera. Ikke desto mindre under legetøj spil center spædbørn typisk de objekter, de deltager i, tilpasse deres hoved, øjne, og placeringen af legetøj med deres kroppen midterlinjen5. Forskydninger er sjældne og er typisk lavet af momentan forsinkelser mellem en øje Skift og den ledsagende hovedet tur3. Hoved-kameraer er derfor ikke velegnet til at indfange hurtig dynamikken af forskydninger i opmærksomhed. Hoved-monteret kameraer styrke ligger i indfange det daglige visuelle miljø, afslører den visuelle indhold tilgængeligt til spædbørn.
Følgende protokol og repræsentative resultater vil demonstrere hvordan hovedmonteret kameraer kan bruges til at studere det visuelle miljø af spædbørn og småbørn.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dette papir beskriver grundlæggende for at anvende head-monteret kameraer til spædbørn til at fange deres egocentrisk visuelle scene. Kommercielt tilgængelige hoved kameraer er tilstrækkelige for størstedelen af undersøgelser. Lille, let og transportabel kameraer bør indarbejdes i en blød stof hat eller pandebånd og anvendes på barnets hoved. En gang med held designede og implementerede, en lang række eksperimenter kan køres, både i laboratorium indstillinger samt i de hjemlige omgivelser. Fra videoer indsa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takke Dr. Chen Yu for hans vejledning i oprettelse af dette manuskript og for de data, der bruges i afsnittet repræsentant resultater. Vi takker de deltagende familier, som indvilligede i at blive brugt i tallene og filme protokol samt Lydia Hoffstaetter for hendes omhyggelig læsning af dette manuskript. Denne forskning blev støttet af de nationale kontorer i sundhed tilskud T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.), R01 HD074601 (S.B.), R01 HD028675 (S.B., L.B.S.) og F32HD093280 (L.K.S.). National Science Foundation giver BCS-1523982 (S.B., L.B.S) og karriere IIS-1253549 (S.B., D.J.C.), National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program #1342962 (S.E.S.), og ved Indiana University gennem det nye område for forskning Initiativ – læring: Hjerne, maskiner, og børn (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).
