SU1438690A1 - Устройство дл регистрации и анализа зрительной де тельности оператора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике .эргономических исследований, может быть использовано дл  контрол  за зрительной де тельностью оператора и позвол ет получать и регистриро- вать изображение участка пол  зрени  с маркером направлени  взгл да оператора и характеристиками зрительной де тельности, которые определ ютс  автоматически. Устройство состоит из оптической системы , регистратора 2, зрительного маршрута, видеокамеры 6, синтезатора 3, телемонитора 5 и видеомагнитофона 4. С выхода видеокамеры 6 видеосигнал изображени  участка пол  зрени  оператора поступает на один из входов синтезатора 3, на дру гой вход которого с выхода регистра- g тора 2 поступает видеосигнал маркера направлени  взгл да. Кроме этого, дополнительно введенные в устройство (Л

Description

cnt нга

С$локи определ ют наличие зрительных 4| иксаций, а также их пор дковые номе- и длительности. Код номера зритель ijioft фиксаций совместно с кодом дпи- гельности предыдущей фиксации поступают в синтезатор 3, где формируетс  суммарный видеосигнал, которьЛ и ре- : истрируетс  на видеомагнитофоне 4. Устройство обеспечивает автоматическое определение и регистрацию следую- цих характеристик зрительной де тельности оператора: координаты точек фиксации взгл да, пор док следовани  фиксаций, т екущее врем , соответствующее началу очередной фиксации, а также длительности фиксации. При этом указанные характеристики в цифровом виде накладываютс  на телевизионное изображение участка объекта наблюдени , наход щегос  в поле зрени  оператора, и регистрируютс  на видеомагнитофоне . 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1

Изобретение относитс  к технике эргономических исследований и может иыть использовано дл  контрол  за зрительной де тельностью оператора, на- 1пример, при профессиональном отборе, |а также при проведении эргономичес |кой экспертизы пультов управлени  |и средств отображени  информации. ; Цель изобретени  - автоматическое определение времени начала и конца фиксации взглйда, а также их длительности в реальном масштабе времени. ; На чертеже представлена функцио- |нальна  схема устройства.

Устройство дл  регистрации и ана- лиза зрительной де тельности операто ра содержит соединенные последора-- тельно опт гческую систему 1, регист ратор 2 зрительного маршрута, синтезатор 3, видеомагнитофон 4 и телемо- ннтор 5, видеокамеру 6, вход которой соединен с вторым входом оптической системы J, а выход - с вторым входом синтезатора 3, к третьему входу которого подключен таймер 7, синхрогене- ратор.

В устройство введены соединенные последовательно первый 8 и второй 9 регистры, блок 10 вычитани , квадратор Л, сумматор 12, элемент 13 срав нени , первый формирователь 14 импульсов и счетчик 15 номера фиксации , выход которого подключён к четвертому входу синтезатора 3. Устройство имеет также соединенные после- довательно третий 16 и четвертый 17 регистры, второй блок 18 вычитани , второй ква,цратор J9,; выход которого

5 О

5

5

подключен к второму входу сумматора 12, соединенные последовательно второй формирователь 20 импульсов, блок 21 задержки, элемент И 22, счетчик 23 длительности фиксации, п тыЙ регистр 24, выход которого соедий ён с п тым входом синтезатора 3, а также задатчик 25 кода, подключенный к второму входу элемента 13 сравнени . Вторые входы первого 10 и второго 18 блоков вычитани  соединены соответственно с выходами первого В и третьего 16 регистров, входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам регистратора 2 зрительного маршрута. Выход второго формировател  20 импульсов соединен с вторыми входами первого 8, второго 9, третьего 16 и четвертого 17 регистров. Выход первого формировател  14 импульсов соединен с вторыми входами п того регистра 24 и счетчика 23 длительности фиксаций, второй вход элемента И 22 соединен с выходом элемента 13 сравнени . Выход синхрогенера- тора подключен к регистратору 2 зрительного маршрута, синтезатору 3 и второму формирователю 20 импульсов, а также к входам синхронизации видеокамеры 6.

Регистратор 2 зрительного маршрута содержит соединенные последовательно видеокамеры 26 и блок 27 бинарного квантовани , а также первый 28 и второй 29 преобразователи интервал- код, входы которых подключены к выходу блока 27 бинарного квантовани , а выходы  вл ютс  соответственно в торым и третьим выходами регистратора 2 зрительного маршрута, вход и первый выход которого соединены соответственно с входом и выходом видеокамеры 26.

Синтезатор 3 содержит знакогенератор 30, соединенные последовательно первый 31 и второй 32 микшеры. Второй вход микшера 32 соединен с выходом знакогенератора 30, а выход  вл етс  выходом синтезатора 3, первый и второй входы которого подключены к входам первого микшера 31, а третий.

четвертый и п тый - к первому, второ- 15 изображени  роговичного блика на

му и третьему входам знакогенератора 30 соответственно.

Устройство работает следующим образом .

В результате отражени  от передней поверхности роговищ.1 глаза ИК-из- лучени , направл емого на глаз от источника подсветки, вход щего в со- стйЪ оптической системы 1, на первом выходе последней, оптически св занном с фотоприемником видеокамеры 26, формируетс  изображение роговичного блика. Синхронно с поворотами глаз оператора изображение роговичного блика перемещаетс  на плоскости фотоприемника видеокамеры 26, На ее выходе формируетс  видеосигнал изображени  роговичного блика. На втором выходе оптической системы 1, оптически св занном с фотоприемником видеокаме ры 6, формируетс  изображение участка объекта наблюдени , наход щегос  в поле зрени  оператора, а на выходе видеокамеры 6 - видеосигнал этого изображени . Видеосигналы с выходов видеокамер смешиваютс  в первом микшере 31, в результате чего формируетс  видеосигнал изображени  объекта наблюдени  с наложенной на него отметкой направлени  взгл да (рогович- ным бликом), котора  перемещаетс  по элементам объекта наблюдени  в соответствии с движени ми глаз оператора . С помощью второго микщера 32 в полученный видеосигнал замешиваетс  информаци  о текущем времени, а так- . же информаци  о характеристиках зрительной де тельности. Данна  информаци  содержитс  в видеосигнале, поступающем на второй вход микшера 32 с выхода знакогенератора 30.

Видеосигнал, сформированный на выходе второго микщера 32, регистрируетс  на видеоленте с помощью видео

магнитофона 4, Телемонитор 5 служит цл  визуального контрол  как в процессе регистрации, так и в процессе анализа зрительной де тельности.

Видеосигнал изображени  рогович- ного блика с выхода видеокамеры 26 поступает также на вход блока 27 бинарного квантовани  видеосигнала, на выходе которого формируетс  импульсный сигнал, временное положение которого относительно строчных и кадровых гас щих импульсов (СГИ и КГИ соответственно ) определ етс  положением

0

5

плоскости фотоприемника видеокамеры 26.

Полученный таким образом врем ин- пульсный сигнал поступает на входы

0 преобразователей 28 и 29 временной интервал-код, на Которые также поступают импульсы тактовой частоты, СГИ и КГИ от синхрогенератора. На выходах преобразователей 28 и 29 в каждом

5 ТВ-кадре формируютс  параллельные цифровые коды х; и у-,пропорциональные углам поворота глаза оператора (относительно головы) в горизонтальной и сагиттальной плоскост х соответственно . Значени  кодов и yj в каждом ТВ-кадре записываютс  в регистры 8 и 16 по сигналам синхронизации записи, формируемым из КГИ с помощью формировател  20 импульсов. Значени  кодов х,,у;,. которые были записаны в регистрах 8 и 16 в предыдущем |(1-1)-м ТВ-кадре, по тем же сигналам синхронизации записи переписываютс  регистры 9 и 17 соответственно . Таким образом, в каждом ТВ-кадре на выходах регистров 8,9, 16 и 17 присутствуют коды Xj, х-,, у; У,-., соответственно. Упом нутые коды поступают на входы блоков 10

5 и 18 вычитани , выходы которых через квадраторы 11 и 19 подключены к входам сумматора 12. Цифровой код вели5

чины d; С выхода сумматора 12, а так- .же цифровой код величины R« с выхода задатчика 25 кода поступают на входы элемента 13 сравнени , реализующего проверку неравенства dj R- ,

,2 т

где d; - квадрат рассто ни , которое проходит роговичный блик на плоскос0

0

35

55 ти фотоприемника за врем  одного полукадра (20 мс), R - квадрат радиуса фиксации.

При выполнении неравенства на выходе элемента J3 сравнени  по вл етс  уровень логической J, который разрешает прохождение через эле мент И 22 на счетный вход счетчика 2 задержанных на блоке 2J задержки импульсов синхроннзвции записи с выхода второго формировател  20,

Врем  задержки должно быть достаточным дл  срабатывани  блоков 8-13 и аналогично блоков J6-J9, 12 к 13, В течение всего времени, пока на выходе элемента 13 сравнени  присутствует уровень логической 1, на выходе счетчика 23 формируетс  цифровой код, пропорциональный длитель - ности текущей фиксации (т.е. равный числу ТВ-кадров, в течение которых имела место фиксаци ).

По окончании текущей фиксации на выходе элемента 13 сравнени  возникает перепад логическа  1 - логический О, а затем устанавливаетс 

О. С

уровень логического U. (J помощью первого формировател  4 импульсов в момент перепада формируетс  короткий импульс окончани  фиксации, который поступает на вход Сброс счетчика 23 длительности фиксации, на вход Синхронизаци  записи п того регистра 24 и на счетньй вход счетчика 15 номера фиксации5В результате чего состо ние счетчика J5, на выходе которого формируетс  цифровой код номеров фиксаций, увеличиваетс  на единицу, производитс  перезапись циф рового кода длительности фиксации с выхода счетчика 23 в п тый регистр 24 и, наконец, обнул етс  счетчик 23.

Таким образом, на информационных входах знакогенератора 30 посто нно присутств53от цифровые коды длительности предыдущей фиксации, номера тЕ ку- щей фиксации и текущего времени (от начала эксперимента), поступающие соответственно с выходов п того регистра 24, счетчика 15 номера фиксации и таймера 7, .

Синхрогенератор вырабатывает сигналы , необходимые дл  синхронной работы всех блоков и узлов предлагаемой го устройства: импульсы тактовой частоты , строчные гас щие импульсы, кадровые гас щие импульсы, (ТИ,СГИ5 КГИ соответственно),

При включении питани  производитс  автоматическое обнуление счетчиков 15 и 23, а также начальна  уста

новка таймера 7 (цепи начальной установки не показаны).

Устройство обеспечивает автомати- ческое определение и регистрацию сле- характеристик зрительной де тельности оператора: координаты точек фиксации взгл да пор док следовани  фиксаций, текущее врем , соответству- ющее началу каждой очередной фиксации , а также длительности фиксаций. При этом у1сазанные характеристики в цифровом виде накладываютс  на ТВ- изображение участка объекта наблюде- ни , наход щегос  в поле зрени  оператора и регистрируютс  на едином носителе информации - видеоленте.

Устройство осуществл ет автоматическую обработку сигналов кепосред- ственно в реальном масштабе времени, Отсюда исключаетс  вли ние возможных ошибок при воспроизведении данных на точность определени  характеристики зрительной де тельности, , Кроме того, максимальна  ошибка определени  длительностей фиксаций и текущего времени, соответствующего началу каждой очередной фиксации, в предлагаемом устройстве не превосхо- дкт величины 20 мс (длительность полукадра при чересстрочной развертке ).

5

0

5

0

В

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   , Устройство дл  регистрации и анализа зрительной де тельности оператора , содержащее соединенные последовательно оптическую сие тему, регкст - ратор зрительного маршрута, синтезатор , видеомагнитофон и телемонитор, видеокамеру, вход которой соединен с вторым выходом оптической системы, а выход - с вторым входо синтезатора , к третьему входу которого подключен таймер, стличающее- с   тем, что, с целью автоматического определени  времени начала и конца фйкса1. Д1и взгл да, а также их длительности в реальном масштабе времени , в него введ€ ны соединенные последовательно первый и второй регистры, блок вычитани , квадратор, сумматор, элемент сравнени , первый формирователь импульсов и счетчик номера фиксации , выход которого подключен к четвертому входу синтезатора, также соединенные последовательно третий и четвертый регистры, второй блок вычитани , второй квадратор, выход которого подключен к второму входу сумматора , вторые входы первого и второго блоков вычитани  соединены соответственно с выходами первого и третьего регистров, входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам регистратора зрительного маршрута, соединенные после- довательно второй формирователь импульсов , блок задержки, элемент И, счетчик длительности фиксаций, п тый регистр, выход которого соединен с п тым входом синтезатора, а также за- датчик кода, подключенный к второму входу элемента сравнени , выход вто- рого формировател  импульсов соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого регистров, вы- ход первого формировател  импульсов соединен с вторыми входами п того регистра и счетчика длительности фиксаций , второй вход элемента. И соединен с выходом элемента сравнени ,
2. 2, Устройство по п., отличающеес  тем, что регистратор зрительного маршрута содержит соединенные последовательно видеокамеру и блок бинарного квантовани , а также первый и второй преобразователи интервал-код, входы которых подключены к выходу блока бинарного квантовани , ia выходы  вл ютс  соответственно вторым и третьим выходами регистратора зрительного маршрута, вход и первый выход которого соединены соответственно с входом и выходом видеокамеры,
3. 3. Устройство по п., отличающеес  тем, что синтезатор содержит знакогенератор, соединенные последовательно первый и второй микшеры , причем второй вход последнего соединен с выходом знакогенератора, а выход  вл етс  выходом синтезатора первый и второй входы которого соединены с входами первого микшера, а третий, четвертый и п тый - с первым , вторым и третьим входами знакогенератора соответственно.