Una visión propia: capturando la visión egocéntrica de bebés y niños pequeños con cabeza-montado cámaras
Summary
Bebés y niños ver el mundo de manera fundamentalmente diferente de sus padres. Cabeza-montado cámaras proporcionan un mecanismo manejable para entender el entorno visual infantil. Este protocolo proporciona los principios rectores para los experimentos en casa o en laboratorio para capturar la vista egocéntrica de los niños pequeños y lactantes.
Abstract
Bebés y niños ver el mundo, en un nivel sensorial básico, de una manera fundamentalmente diferente de sus padres. Esto es en gran parte debido a las limitaciones biológicas: los bebés poseen proporciones corporales que sus padres y la capacidad para controlar sus propios movimientos de la cabeza está menos desarrollada. Tales restricciones limitan la entrada visual disponible. Este protocolo tiene como objetivo proporcionar los principios rectores para los investigadores utilizando cámaras montado en la cabeza para entender la entrada visual cambio experimentada por el bebé en desarrollo. Uso acertado de este protocolo permitirá a los investigadores a diseñar y ejecutar estudios de entorno visual de desarrollo del niño en la casa o el laboratorio. De este método, los investigadores pueden compilar una vista agregada de todos los elementos posibles en el campo de visión de un niño. Este método mide directamente exactamente lo que el niño está mirando. Al combinar este enfoque con el aprender de máquina algoritmos de visión de computadora y codificación manual, los investigadores puede producir un conjunto de datos de alta densidad para ilustrar la ecología visual cambiante del bebé en desarrollo.
Introduction
Durante décadas, los psicólogos han intentado entender el ambiente del niño en desarrollo, que William James famoso describió como un “florecimiento, zumbido confusión1.” Las experiencias cotidianas del niño son típicamente estudiadas por película juego naturalista con los interlocutores sociales desde una perspectiva de tercera persona. Estos puntos de vista desde el lado o por encima de típicamente muestran ambientes desordenados y un número enorme de potenciales referentes para cualquier nueva palabra que un niño oye2. Para un observador externo, descripción de James es apto, pero esta perspectiva inmóvil, la tercera persona no es la manera que un niño ve el mundo. Un niño está más cercano del suelo y puede moverse a través de su mundo, traer objetos más cerca para la exploración visual. Una vista en tercera persona de una interacción padres-niño se ilustra en la figura 1. Destacan las diferencias fundamentales entre sus perspectivas. Tal vez, el input que reciben los niños es no casi tan caótica como esperado por padres e investigadores. Métodos con cabeza-montado cámaras pretende capturar la experiencia infantil de una vista en primera persona para comprender el entorno visual a su disposición en todo el desarrollo.
Cámaras montado en la cabeza, usadas en un sombrero o diadema, ofrecen una ventana a las experiencias visuales de momento a momento del bebé en desarrollo. Desde esta perspectiva, el estudio de la estructura y las regularidades en el entorno del bebé llega a ser evidente. Cabeza-montado cámaras han revelado experiencias visuales de los bebés a ser dominados por las manos, tanto su propio y sus interlocutores sociales y que cara-mira, una vez considerado imprescindible para el establecimiento de atención conjunta, son mucho más escaso que anticipado 3. cabeza-montado cámaras fotográficas también han demostrado que los bebés y sus cuidadores crean momentos cuando los objetos son visualmente dominante y centrada en campo de vista del niño (FOV), reducir la incertidumbre inherente al objeto etiqueta asignación4.
Cabeza-montado cámaras capturan vista en primera persona los infantes basado en movimientos de la cabeza. Este punto de vista no es perfectamente sincrónico con, o representante, movimientos del ojo infantil, que sólo pueden ser capturados junto con un eye-tracker. Por ejemplo, un cambio de sólo los ojos manteniendo la cabeza inmóvil, o un cambio de la cabeza manteniendo la mirada fijada en un objeto, va a crear un desalineamiento entre campo visual real de los infantes y la captada por la cámara principal. Sin embargo, durante la reproducción del juguete, los bebés típicamente centro los objetos que asisten, alineando su cabeza, los ojos y la ubicación del juguete con la línea media de su cuerpo5. Desalineaciones son raros y normalmente se crean retrasos momentáneos entre un desplazamiento del ojo y el acompañamiento de giro de la cabeza3. Por lo tanto, cámaras de cabeza no son adecuadas para capturar la dinámica rápida de los cambios en la atención. La fuerza de cabeza-montado cámaras radica en captar el entorno visual cotidiano, revelando el contenido visual disponible a los niños.
Los siguientes resultados de protocolo y representante demostrará cómo cabeza-montado cámaras pueden usarse para estudiar el entorno visual de los bebés y niños pequeños.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este documento describe los conceptos básicos para la aplicación de cámaras montado en la cabeza a los niños a captar la escena visual egocéntrica. Cámaras cabeza comercialmente disponibles son suficientes para la mayoría de los estudios. Pequeño, ligeras y portátiles cámaras deben ser incorporadas en una tela suave sombrero o diadema y aplicadas a la cabeza del niño. Una vez correctamente diseñado y aplicado, una variedad de experimentos se puede ejecutar, en el laboratorio, así como en el entorno familiar….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a Dr. Chen Yu por su orientación en la creación de este manuscrito y por los datos usados en la sección de resultados de representante. Agradecemos a las familias participantes que accedió a ser utilizado en las figuras y filmación del protocolo así como Lydia Hoffstaetter para su lectura cuidadosa de este manuscrito. Esta investigación fue apoyada por los institutos nacionales de becas en salud T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.), R01 HD074601 (S.B.), R01 HD028675 (S.B., L.B.S.) y F32HD093280 (L.K.S.). National Science Foundation otorga BCS-1523982 (S.B., L.B.S) y carrera IIS-1253549 (S.B., D.J.C.), la nacional Science Fundación postgrado investigación beca programa #1342962 (S.E.S.) y por la Universidad de Indiana a través del área emergente de investigación Iniciativa – aprendizaje: Cerebros, máquinas y los niños (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).
