Устройство для регистрации деятельности и состояния человека-оператора

Устройство для регистрации деятельности и состояния человека-оператора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (и>967468 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р М g> з

A 61 В 3/10 //

А 61 В 5/16 (22) Заявлено 23.12.80 (21) 3221590/28-13 с присоединением заявки Нов

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231082. Бюллетень Мо 39 (Щ УДК 615.47.* (088.8) Дата опубликования описания 23.10.82 (72) Авторы изобретения

В.M. Ахутин, П.С. Неймарк, А.Я. Рац, И.А.В.A. Молодцов, В.Г. Иванов, Н.A. Столяров (71) Эаявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

И СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

Изобретение относится к технике, эргономических исследований деятельности человека-оператора и сюжет быть использовано при конструировании средств представления информации и управления системами„ а также оценки и отбора операторов для выполнения конкретной деятельности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство регистрации деятельности человека -оператора, использующее запись траектории движения .взгляда, которое содержит оптическую систему, видеокамеру, телевизионный монитор и видеомагнитофон. На телемониторе воспроизводится участок поля зрения оператора, а также маркер координат взгляда оператора. Иэображение участка поля зрения и маркера суммируются в оптической системе и при помощи видеокамеры и телевизионного монитора записываются на видеомагнитофон (1) .

Однако, суммирование изображений маркера и участка поля зрения опти:ческим путем не позволяет изменить масштаб зависимости птеремещения маркера от угла поворота глаз, что влияет на точность измерений.

Кроме того, известное ус ройстворегистрирует на каждом кадре мгновенное положение маркера взгляда оператора, а поскольку глаз человека совершает непрерывные скачки, установить центр области фиксации взгляда по отдельньм кадрам сложно, что увеличивает время обработки данных и снижает точность спределения координат центра точки фиксации взгляда . Координаты маркера указывают только на точку участка поля зрения, на которую смотрит оператор, но не дает никакой информации о пзм, тз что воспринимает ли он изображение, т.е. видит ли он его. Регистрация зрительной деятельности в известном установленном устройстве производится беэ учета результатов деятельности оператора и его состояния.

Кроме того, регистрация зретильного маршрута производится без учета отрезков времени, в течение которых этот маршрут имеет особую ин25 формативность, например, в период .возникновения сложных ситуаций, появление аварийных сигналов или при резких изменениях состояйия сператора, что приводит к увеличению объема

30 и времени последующей обработки дан9б74б8 ных за счет малоинформативных участков записи.

Цель изобретения - увеличение точности измерений .

Поставлениая цель достигается тем,! что устройство, содержащее оптическую систему, регистратор зрительного маршрута, видеокамеру и телемонитор, соединенный с видеомагнитофоном, имеет синтезатор, тайМер и посяедовательно соединенные блок управ- Я ления, блок определения состояния макяны и блок определения состояния оператора, вход которого соединен с вторым выходом блока определения состояния машины, второй выход подвЂ. ключен к второму .входу блока управле- . .:ния, выходы которого соединены прямо и через таймер с входами синтезатора, другие входы которого. подключены .через видеокамеру и регистратор зри- 2О тельного маршрута к оптической сис.— теме, а выход - к входу телемонитора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит оптическую систему 1, регистратор 2 зрительногоьаршрута, видеокамеру 3, телемонитор 4, видеомагнитофон .5, синтеза.тор 6, таймер 7, блок 8 управления, блок 9 определения состояния машины и блок 10 определения состояния оператора.

Выходы оптической системы 1 через регистратор 2 и видеокамеру 3 соединено с входами синтезатора 6, другая группа входов которого пря- З5 мо и через таймер 7 подключена к последовательно соединенным блоку 8 управления и блокам 9 и 10, а выход синтезатора б соединен через телемонитор 4 с видеомагнитофоном 5. 40

Устройство работает следующим образом.

Оптическая система 1 передает на регистратор 2 сигнал, соответствующий кооРдинатам маркера взгляда, а на 45 видеокамеру 3 -изображение участка гюля зрения. Регистратор 2 выдает сигнал в виде цифрового кода угла поворота глаза относительно некоторой нулевой оси на вход синтезатора б. иэображение участка поля зрения преобразуется в телевизионный сигнал при помощи видеокамеры 3 и смешивается s синтезаторе б с отметкоймаркером точки, на которую смотрит в данный момент. оператор, и отметками времени от таймера 7.

Перед началом работы Оператор . фиксирует взгляд на заданной точке, а экспериментатор изменяет масш аб 60 сигнала углов поворота глаза по вертикали и горизонтали раздельно так,, что маркер на телевизионном экране совпадает с точкой взгляда оператора.

Это позволяет обеспечить точность совмещения маркера с точкой взгляда более 1,5-0,2 .

В процессе работы оператора с датчиков физиологических параметров, укрепленных иа операторе, снимаются сигналы, поступающие на входы блока

10 определения состояния оператора, а сигналы параметров машины поступа- ют на входы блока 9 определения состояния машины.

В числе параметров, поступающих на блок 10 определения состояния оператора. содержатся зпектрокардио= грамма (ЭКГ), электроэнцефалограмма (ЭЭГ) и пневмограмма (ПГ) . При этом данный блок выделяет, например, по амплитуде зубца Т ЭКГ отклонение соо тояния оператора от норки или то же отклонение по частоте дыхания. Одновременно этот .же бпок:производит обработку ЭЭГ и выделяет сигнал, характеризующий степень концентрации зрительного внимания оператора, а следовательно, и скорость переработки информации в зрительномоторной системе. Выходные сигналы блока 10 подаются на входы блока 8 управления, в котором эти сигналы преобразуются в сигналы управления яркостью или размером маркера точки взгляда в.синтезаторе б. Таймер 7 включается при выработке сигнала управления, соответствующего тако-, му изменению состояния оператора, . которое вышло за нормальные пределы. Изменение яркости или размера маркера производится сигналом блока 8 управленИя в зависимости от характеристик ЭЭГ, т.е. яркость или размер маркера меняются при изменении концентрации зрительного внимания оператора.

Управление таймером 7 осуществля- ,ется также по сигналам выхода параметров машины за норму, которые вырабатываются блоками 9 и 8.

Одновременно синтезатор б:суммирует координаты мгновенных значений точек взгляда, отличающихся друг от друга менее, чем на заданную величину, а также вычисляет средние значения координат, т.е..ггрнтр области. точки фиксации. взгляда.

Зрительный .маршрут состоит из последовательности точек фиксации взгляда с маркером,: яркость или размер которого характеризуют степень восприятия оператором участков зрительной картины. При этом наиболее ин-, формативные участки зрительного маршрута размечены таймером 7 в зависимости от определенного состояния оператора или ситуации.

Увеличение точйости измерения устройства заключается в том, что увеличивается точность регистрации точки фиксации взгляда оператора и, 967468 следовательно, существенно расширяется воэможность изучения восприятия объектов с мелкими деталями, угловые размеры которых лежат в диd апазоне менее 2, например шкал приборов, ламп индикаторов и т.д.

Кроме,.того, устройство суммирует координаты мгновенных значений координат точек взгляда и вычисляет координаты центра областИ фиксаupton что обеспечивает возможность определения факта обращения внимания сператора к данной области для сбора .инФормации, в то время как мгновенные значения координат могут быть случайными отклонениями взгляда .либо могут представлять одну иэ точек. ж траектории перехода взгляда из одной. фиксации в другую, во время которого .оператор не воспринимает информацию.

Устройство обеспечивает дополнительную информацию о степени зри-». тельного внимания оператора,. что дает воэможность существенно повысить информативность регистрируемого зрительного маршрута, т. е. опрЕделить, какое действительное количество информации воспринимается оператором..

Устройство позволяет учитывать деятельность оператора и его состояние s едином масштабе времени со зрительным маршрутом, что обеспечивает возможность определения причин изменения как зрительного маршрута, так и деятельности оператора или его состояния, которые тесно связаны между собой и зависят друг от друга, а это в свою очередь существенно повышает информативность всех регистрируемых параметров.

Кроме того, устройство позволяет .существенно сократить время последующей обработки )данных экспериментов, так как производйтся учет только координат:.центров областей фиксации взгляда и времени фиксации, а мгновен ное значение координат точек взгяда не регистрируется. При последующей обработке в регистрируемом зрительном маршруте могут быть отброшены фикса- . цни, на которых зрительное внимание .сператора ниже заданного заранее значения и, следовательно, при которых оператор не воспринимает инфорвецию.:

Предлагаемое устройство позволяет также учитывать только те данные, которые связаны с особой информативностью, т.e. определенными ситуациями состоянием оператора..

Средняя продолжительнасть зрительных фиксаций; равна 0,3-0 5 с, этот промежуток времени записан на 7-12 кадрах. Число зрительных фиксаций с высоким уровнем зрительного внимания может составить в процессе целостной деятельности оператора небольшую-часть, так как в то время, когда он занят логической переработкой информации или в период малой загрузки (отсутствие ситуаций, аварийных сигналов и т.д.), его зрительная деятельность мало связана

10 с восприятием информаций и может ать исключена из обработки. Доля такой деятельности может составить дэ 50% всего времени работы оператора., и ее учет. снизит время обработ35 ки в 2 раза. Таким образом, общее время обработки за счет всех полезных свойств предлагаемого устюойства может быть снижена в 14 -,24 раза.

З) Использование изобретения в практике эргономических экспериментов дает значительный научный результат, который приводит к повышению .эффективности эргономических оценок, сокраg$ щению числа экспериментов и повышению достоверных данных.

Экономический эффект достигается за счет сокращения времени обработки данных.

ЗО

Формула изобретения

Устройство для регистрации деятельЗ5 ности и состоянии человека-оператора, содержащее оптическую систему, регистратор зрительного варшрутаг видеокамеру и телемонитор, соединенный с видеомагнитофоном, о,т л и ч а ю щ е е4 с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, оно HvleeT синтезатор, таймер и последовательно соединенные блок управления, блок определения состояния машины и блок определения состояния оператора, вход которого соединен с вторым выходом блока определения состояния машины, второй выход подключен к второму входу блока управления, выходы которого соединены прямо и

50 через таймер с входами синтезатора, другие входы которого подключены через видеокамеру и регистратор зрительного маршрута к оптической системе,.а выход — к входу телемо55. ниточка

Источники информаций принятые во внимание при экспертизе щ 1. проспект фи мы NAC Jnkorporatid (Япония). Еуе Nark Recorder, Mo-del 4.

967468 Эаказ 7941/10

Тираж 214 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР

im делам изобретений и открытий д. 4/5

113035,.ИОсква, Ж 35, Раушская наб., Ъ

ФилиаЛ ППП"Патеит", r. Ужгород„ ул. Проектная, 4

Составитель A.Ï. Иамросенко

Редактор Г. Вевверш нко Фекред Т.Йаточка Корректор B. Бутяга

1.

«4