Устройство для регистрации и анализа зрительной деятельности оператора

Устройство для регистрации и анализа зрительной деятельности оператора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике .эргономических исследований, может быть использовано для контроля за зрительной деятельностью оператора и позволяет получать и регистрировать изображение участка поля зрения с маркером направления взгляда оператора и характеристиками зрительной деятельности, которые определяются автоматически. Устройство состоит из оптической системы , регистратора 2, зрительного маршрута, видеокамеры 6, синтезатора 3, телемонитора 5 и видеомагнитофона 4. С выхода видеокамеры 6 видеосигнал изображения участка поля зрения оператора поступает на один из входов синтезатора 3, на дру гой вход которого с выхода регистра- g тора 2 поступает видеосигнал маркера направления взгляда. Кроме этого, дополнительно введенные в устройство (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 А 61 В 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4136922/28-14 (22) 17.10,86 (46) 23.11.88, Бюл, У 43 (71) Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики (7 2) С . Л. К уро чк ин, В . А. Молодцов, А.И,Спецаков и Н.В.Тетерин (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1090333, кл. А 61 В 3/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

9 967468, кл. А 61 В 3/10, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ И

АНАЛИЗА ЗРИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТ0РА (57) Изобретение относится к технике,эргономических исследований, мо„„SU„„1438690 А 1 жет быть использовано для контроля за зрительной деятельностью оператора и позволяет получать.и регистриро вать изображение участка поля зрения с маркером направления взгляда оператора и характеристиками зрительной деятельности, которые определяются автоматически. Устройство состоит из оптической системы 1, регистратора 2, зрительного маршрута, видеокамеры 6, синтезатора 3, телемонитора 5 и видеомагнитофона 4. С выхода видеокамеры 6 видеосигнал иэображения участка поля зрения оператора поступает на один из входов синтезатора 3, на другой вход которого с выхода регистра" тора 2 поступает видеосигнал маркера направления взгляда. Кроме этого, дополнительно введенные в устройство

1438690 блоки определяют наличие зрительных фиксаций, а также их порядковые номефа и длительности. Код номера зрительной фиксации совместно с кодом длительности предыдущей фиксации постуают в синтезатор 3, где формируется

1 уммарный видеосигнал, который и ре1 истрируется на видеомагнитофоне 4. устройство обеспечивает автоматичесое определение и регистрацию следуюх характеристик зрительной деятель1

Изобретение относится к технике ргономических исследований и может

ыть использовано для контроля эа зри,ельной деятельностью оператора, на:пример, при профессиональном отборе,,а также при проведении эргономичес кой экспертизы пультов управления ,:и средств отображения информации, Цель изобретения " автоматическое определение времени начала и конца 1О фиксации взгляда, а также их длительности s реальном масштабе времени.

На чертеже представлена функцио;нальная схема устройства.

Устройство для регистрации и анализа зрительной деятельности оператора содержит соединенные последовательно оптическую систему 1, регистратор 2 зрительного маршрута, синтезатор 3, видеомагнитофон 4 и телемо20 интор 5, видеокамеру 6, вход которой соединен с вторым входом оптической системы 1 а выход - с вторым входом синтезатора З„к третьему входу которого подключен таймер 7, синхрогенератор, В устройство введены соединенные последовательно первый 8 и второй 9 регистры, блок 10 вычитания, квадратор 11, сумматор 12, элемент 13 сран30 нения, первый формирователь 14 импульсов и счетчик 15 номера фикса" ции, выход которого подключен к четвертому входу синтезатора 3. Устройство имеет также соединенные после- 35 довательно третий 16 и четвертый 17 регистры,:второй блок 18 вычитания, второй кнадратор lg, выход которого ности оператора . координаты точек фиксации взгляда, порядок следования фиксаций, текущее время, соответствующее началу очередной фиксации, а также длительности фиксации. При этом указанные характеристики н цифровом виде накладываются на телевизионное изображение участка обьекта наблюдения, находящегося н поле зрения оператора, и регистрируются на видеомагнитофоне. 2 э.п.ф-лы, 1 ил. подключен к второму входу сумматора 12, соединенные последовательно второй формирователь 20 импульсов, блок 21 задержки, элемент И 22, счетчик 23 длительности фиксации, пятый регистр 24, выход которого соединен с пятым входом синтезатора 3, а также задатчик 25 кода, подключенный к второму входу элемента 13 сравнения.

Вторые входы нерного 10 и второго 18 блоков вычитания соединены соответственно с выходами первого 8 и третьего 16 регистров, входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам регистратора 2 зрительного маршрута. Выход второго формирователя 20 импульсов соединен с вторыми входами первого 8, второго 9, третьего 16 и четнертого 17 регистров.

Выход первого формирователя 14 нмпульсон соединен с вторыми входами пятого регистра 24 и четчика 23 длительности фиксаций, второй вход элемента И 22 соединен с выходом элемента 13 сравнения, Выход синхрогенераю тора подключен к регистратору 2 зрительного маршрута, синтезатору 3 и второму формирователю 20 импульсов, а также к входам синхронизации нидеокамеры б, Регистратор 2 зрительного маршрута содержит соединенные последовательно видеокамеры 26 и блок 27 бинарного квантования, а также первый 28 и второй 29 преобразователи интервалкод, входы которых подключены к выходу блока 27 бинарного квантования, а выходи являются соответственно нто1438690 рым 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 является выходом синтезатора 3, йервый и второй входы которого подключены к входам первого микшера 31, а третий, четвертый и пятый — к первому, второму и третьему входам знакогенератора 30 соответственно.

Устройство работает следующим об" разом.

В результате отражения от передней поверхности роговицы глаза ИК-излучения, направляемого на глаз от источника подсветки, входящего в состав оптической системы 1, на первом выходе последней, оптически связанном с фотоприемником видеокамеры 26, формируется изображение роговичного блика ° Синхронно с поворотами глаз оператора изображение роговичного блика перемещается на плоскости фотоприемника видеокамеры 26. На ее выходе формируется видеосигнал изображения роговичного блика. На втором выходе оптической системы 1, оптически связанном с фотоприемником видеокамеры б, формируется иэображение участка объекта наблюдения, находящегося в поле зрения оператора, а на выходе видеокамеры 6 — видеосигнал этого изображения. Видеосигналы с выходов видеокамер смешиваются в первом микшере 31, в результате чего формируется видеосигнал изображения объекта наблюдения с наложенной на него отметкой направления взгляда (роговичным бликом), которая перемещается по элементам объекта наблюдения в соответствии с движениями глаз оператора. С помощью второго микшера 32 в полученный видеосигнал замешивается информация о текущем времени, а так,же информация о характеристиках зрительной деятельности. Данная информация содержится в видеосигнале, паступающем на второй вход микшера 32 с выхода знакогенератора 30.

Видеосигнал, сформированный на выходе второго микшера 32, регистрируется на видеоленте с помощью видеомагнитофона 4. Телемонитор 5 служит цля визуального контроля как в процессе регистрации, так и в процессе

5 анализа зрительной деятельности.

Видеосигнал изображения роговичного блика с выхода видеокамеры 26 поступает также на вход блока 27 бинарного квантования видеосигнала, на выходе которого формируется импульсный сигнал, временное положение которого относительно строчных и кадровых гасящих импульсов (СГИ и КГИ соответственно) определяется положением

15 изображения роговичного блика на плоскости фотоприемника нидеокамеры 26.

Полученный таким образом времяимпульсный сигнал поступает на входы

20 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

25 ТВ-кадре формируются параллельные цифровые коды х; и у;,пропорциональные углам поворота глаза оператора (относительно головы) в горизонтальной и сагиттальной плоскостях соот30 ветственно. Значения кодов х; и у; в каждом TB-кадре записываются в регистры 8 и 16 по сигналам синхронизации записи, формируемым иэ КГИ с помощью формирователя 20 импульсов.

Значения кодов х;,,у;,. которые были записаны в регистрах 8 и 16 в предыдущем ((i-1)-м) ТВ-кадре, по тем же сигналам синхронизации записи переписываются регистры 9 и 17 соот40 ветственно. Таким образом, н каждом

ТВ-кадре на выходах регистров 8,9, 16 и 1? присутствуют коды х,, х;,, у;, у;, соответственно. Упомянутые коды поступают на входы блоков 10

45 и 18 вычитания, выходы которых через .квадраторы 11 и 19 подключены к входам сумматора 12. Цифровой код нелиа чины d, с выхода сумматора 12 а также цифровой код величины R с выхо50 да задатчика 25 кода постуйают на входы элемента 13 сравнения, реализующего проверку неравенства d,. «< R+, г где d,. — квадрат расстояния, котороа проходит роговичный блик на плоскости фотоприемника эа время одного полукадра (20 мс), К вЂ” квадрат раг диуса фиксации, При выполнении неравенства на выходе элемента 13 сравнения появляет1438690, ся уровень логической "1", который

paspemaeT прохождение через эле" мент И 22 на счетный вход счетчика 23 задержанных на блоке 21 задержки имlr.. пульсов синхронизации записи с выхода второго формирователя 20, Время задержки должно быть достаточным для срабатывания блоков 8-.13 и аналогично блоков 1 á-1 9, l 2 и 1 3.

В течение всего времени, пока на выходе элемента 13 сравнения присут" ствует уровень логической "1", на выходе счетчика 23 формируется цифровой код, пропорциональный длительности текущей фиксации (т.е. равный числу ТВ-кадров, в течение которых имела место фиксация).

По окончании текущей фиксации на выходе элемента 13 сравнения возникает перепад логическая "1" — логический "0", а затем устанавливается уровень логического "0", С помощью первого формирователя 14 импульсов в момент перепада формируется короткий импупьс окончания фиксации, который поступает на вход "Сброс" счетчика 23 длительности фиксации, на

ft вход ™Синхронизация записи пятого регистра 24 и на счетный вход счетчика 15 номера фиксации,в результате чего состояние счетчика 15 на выходе которого формируется цифровой код номеров фиксаций, увеличивается на единицу, производится перезапись цифрового кода длительности фиксации с выхода счетчика 23 в пятый регистр 24, и, наконец, обнуляется счетчик 23.

Таким образом, на информационных входах знакогенератора 30 постоянно присутств рот цифровые коды длительности предыдущей фиксации, номера текущей фиксации и текущего времени (от начала эксперимента), поступающие соответственно с выходов пятого регистра 24, счетчика 15 номера фиксации и таймера 7.

Синхрогенератор вырабатывает сигналы, необходимые для синхронной работы всех блоков и узлов предлагаемо+ го устройства. импульсы тактовой частоты, строчные гасящие импульсы, кадровые гасящие импульсы, (ТИ,СГИ, КГИ соответственно).

При включении питания производится автоматическое обнуление счетчиков 15 и 23, а также начальная установка таймера 7 (цепи начальной устаН0ВКН не показаны).

Устройство обеспечивает автоматическое определЕние и регистрацию сле5 дующих характеристик зрительной деятельности оператора: координаты точек фиксации взгляда, порядок следования фиксаций, текущее время, соответствующее началу каждой очередной фикса ции, а также длительности фиксаций, При этом укаэанные характеристики в цифровом виде накладываются на ТВизображение участка объекта наблюде15 ния, находящегося в поле зрения оператора и регистрируются на едином носителе информации — видеоленте, Устройство осуществляет автоматическую обработку сигналов непосред20 ственно в реальном масштабе времени, Отсюда исключается влияние возможных ошибок при воспроизведении данных на точность определения характеристики зрительной деятельности, I

Кроме того, максимальная ошибка определения длительностей фиксаций и текущего времени, соответствующего началу каждой очередной фиксации, в предлагаемом устройстве не превосхоЗ0 дит величины 20 мс (длительность по-. лукадра нри чересстрочной развертке) ..

Формула изобретения

Устройство для регистрацчи и анализа зрительной деятельности оператора, содержащее соединенные после" довательно оптическую систему,регист

40 ратор зрительного маршрута, синтезатор, видеомагнитофон и телемонитор, видеокамеру, вход которой соединен с вторым выходом оптической системы, а выход — с вторым входом синтезатора, к третьему входу которого подЭ ключен таймер, с т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью автоматического определения времени начала и конца фиксации взгляда, а также их длительности в реальном масштабе време50 ни, в него введены соединенные последовательно первый и второй регистры,. блок вычитания, квадратор, сумматор, элемент сравнения, первый формирователь импульсов и счетчик номера фиксации, выход которого подключен к

55 четвертому входу синтезатора, также соединенные последовательно третий и четвертый регис тры „. в торой блок вы7 )43869 читания, второй квадратор, выход которого подключен к второму входу сумматора, вторые входы первого и второго блоков вычитания соединены соответственно с выходами первого и тре5 тьего регистров, входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам регистратора зрительного маршрута, соединенные после- 10 довательно второй формирователь импульсов, блок задержки, элемент И, счетчик длительности фиксаций, пятый регистр, выход которого соединен с пятым входом синтезатора, а также задатчик кода, подключенный к второму входу элемента сравнения, выход вто-рого формирователя импульсов соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого регистров, выход первого формирователя импульсов соединен с вторыми входами пятого регистра и счетчика длительности фиксаций, второй вход элемента. И соединен с выхбдом элемента сравнения, 2. Устройство по п.1, о т л и— а ю щ е е с я тем, что регистраО тор зрительного маршрута содержит соединенные последовательно видеокамеру и блок бинарного квантования, а также первый и второй преобразователи интервал-код, входы которых подключены к выходу блока бинарного квантования, :,а выходы являются соответственно вторым и третьим выходами регистратора зрительного маршрута, вход и первый выход которого соедине" ны соответственно с входом и выходом видеокамеры.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю m, е е с я тем, что синтезатор содержит знакогенератор, соединенные последовательно первый и второй микшеры, причем второй вход последнего соединен с выходом энакбгенератора, а выход является выходом синтезатора, первый и второй входы которого соединены с входами первого микшера, а третий, четвертый и пятый — с пер25 вым, вторым и третьим входами знакогенератора соответственно.

Составитель Б.Фигурин

Техред Л.Сердюкова Корректор B,Гирняк

Редактор Е.Папи

Заказ 5985/3

Тираж 655 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4