Устройство для регистрации деятельности и состояния человека-оператора Советский патент 1982 года по МПК A61B3/10 A61B5/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

Изобретение относится к технике эргономических исследований деятельности человека-оператора и мэжет быть использовано при конструировании средств представления информадии 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, кбторое содержит оптическую систему, видеокамеру, телевизионный монитор и видеомагнитофон. На телемониторе воспроизводится участок поля зрения оператора, а также маркер координат взгляда оператора. Изображение участка поля зрения и маркера суммируются в оптической системе и при помощи видеокамеры и телевизионного монитора записываются на видеомагнитофон tl .

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

Кроме того, известное yctfjpoTBoifBOрегистрирует на каждом кадре мгновенное положение маркера взгляда оператора, а поскольку глаз человека совершает непрервиэные скачки установить центр области ксации взгляда по отдельным кадрам сложно, что увеличивает время обработки д нных и снижает точность отределения

10 координат центра точки фиксации взгляда. Координаты .1маркера указывают только на точку участка поля зрения, на которую смотрит оператор, но не дает никакой информации о ,

15 что воспринимает ли он изображение, т.е. видит ли он его. Регистрация зрительной деятельности в известном установленном устройстве производится без учета результатов деятельно20 сти оператора и его состояния.

Кроме того, регистрация зреткльного маршрута производится без учета стрезк-ов времени, в течение которых этот маршрут имеет схзобую ин25 фориативность, например, в период . возни овения сложных ситуаций, появление аварийных сигналов или при резких изменениях состояния оператора, что приводит к увеличению объема

30 и времени последующей обработки данных за счет малоинфорлативных участ ков записи. Цель изобретения - увеличение то ности измерений . Поставленная цель достигается те что/устройство содержащее оптическую систему, регистратор зрительного (fi9pmpyTa, видеокамеру и телемони тор, соединенный с видесмагнитофоном, имеет синтезатор, и последовательно соединенные блок управ ления, блок определения состояния ма йи ны и блок определения состояния сиератора, вход которого соединен с. вторым выходом блока определения обстояния машины, второй выход подключен к второму входу блока управл ния, выходы которого соединены прямо и через таймер с входами синтезатора, Другие входы которого, подключены через видеокамеру и регистратор зри тельного .маршрута к оптической системе, а выход - к входу телемонитор На чертеже представлена структур ная электрическая схема устройства. Устройстйо содержит оптическую систему 1, регистратор 2 зрительног ларшрута, видеокамеру 3, телемонитор 4, видеомагнитофон.5, синтезаг тор 6, тайлер 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 прямо и через таймер 7 пояк.лючена к последовательно соединенйым блоку 8 равления и блокам 9 и 10, а выход синтезатора 6 соединен через телемонитор 4 с видеомагнитофоном 5. Устройство работает следующим образом. Оптическа;я система 1 передает на регистратор 2 сигнал, соответствующий координатам маркера взгляда, а н видеокамеру 3 -изображение участка поля зрения. Регистратор 2 выдает сигнал в виде цифрового кода угла поворота глаза ог носительно некоторо нулевой оси на вход синтезатора 6. Изображение участка поля зрения преобразуется в .шлевизионнвйсигнал при помощи видеокамеры 3 и смешцваетсй в синтезаторе б с отметкой маркером точки, на которую смотрит выданный момент оператор, и отмет времени от таймера 7. Перёд началсм работы оператор фиксирует взгляд на заданной точке, а экспериментатор изменяет Масштаб сигнала углов поворота глаза по вер тикали и горизонтали раздельно так что маркер на телевизионном экране совпадает с точкой взгляда оператор Это позволяет обеспечить точность совмещения маркера с точкой взгляда более 1,5-0,2. В п одессе работы оператора с датчиков физиологических параметров, укрепленных на операторе, снимаются сигнёшы, поступающие на входы блока 10 определения состояния оператора, а сигналы параметров машины v юг на входы блока 9 определения состояния машины.. в числе параметров, поступающих на блок 10 определения состояния оператора содержатся эпектрокардиограмма (ЭКГ) , злектроэнцефалогра1ума (ЭЭГ) и пневмограмма (ПГ). При этом данный блок выделяет, например, по амплитуде зубца Т ЭКГ отклонение соотояния оператора от нормы или то же отклонение по частоте.дыхания. Одновременно этот же 6по|с производит обработку ЭЭГ и выделяет сигнал, характеризующий степень концентрации зрительного внимания оператора, а следовательно, и- скорость переработки информации в зрительномоторной системеi 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 6. Таймер 7 включается при выработке шгнала управления, соответствующего таког му изменению состойния оператора которое нледо 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 осуществляв ется также по сигналам выхода параметров машины за норму, которые вырабатываются блоками 9 и 8. Одновременно синтезатор 6:суммирует координаты мгновенньк значений точек взгляда, отличающихся: друг от друга менее, чем на заданную величину, а также вычисляет средние значения координат, т.е.центр области точки фиксации взгляда. Зрительный .маршрут состоит из последовательности точек фиксации взгляда с ма ясером, яркость или размер которого характеризуют степень восприятия оператором участков зрительной картины. При этом наиболее инг формативные участки зрительного маршрута размечены таймером 7 в эависимостй от о пределенногО состояния оператора, или ситуации. Увеличение точности измерения | устройства заключается в том, что увеличивается точность регистрации точки фиксации взгляда оператора и. следовательно, существенно расширяется возможность изучения восприятия объектов с мелкими деталями, угловые размеры которых лежат в диапазоне менее 2, например ижал при боров,, ламп индикаторов и т.д. Кроме . .того, устройство суммирует координаты мгновенных значений координат точек взгляда и вычисляет координаты центра области фиксащи что обеспечивает возможность определения факта обращения внимани оператора к данной области для сбора информации,в то время как мгно венные значения координат-могут . быть случайными отклонениями взгляд -либо могут представлять одну из точек ш траектории перехода взгляда из одной фиксации в другую, во время которого оператор не воспринимав ет и йформацию.. Устройство обеспечивает дополнительную информацию о степени зри- тельного внимания оператора, что да ет возможность .существенно повысить инфориативностб регистрируемого зри тельного маршрута, т. е. определить какое действительное количество инфэрмацйи воспринимается оператором. Устройство позволяет учитывать ;еятельнссть оператора и его состояние в едином масштабе времени со щ)ительным маршрутом, что обеспечивает возможность определения причин изменения как зрительного маршрута, так и деятельности оператора .или его состояния, которые тесно связаны мёясду собой и зависят друг от друга, а: это в свою очередь существенно .пощшает информативность всех регистри руемых параметров, Кроме того, устройство позволяет существенно сократить время последую 1цей обработки сданных экспериментов, так как производится учет то.йькр координат :,центров областей фиксации взгляда и времени фиксации, а мгнове ное значение координат точек взгяда не регистрируется. При последующей обработке в регистрируемом зрительнся маршруте могут быть отброшены фиксации, на которых зрительное внимание сператора ниже заданного заранее значения и, следовательно, при которых оператор не воспринимает инфоривцию. Предлагаемое устройство позволяет также учитывать только те данные, которые связаны с особой инфогялативвостью, т.е; определенньми ситуациям состоянием оператора.. . Средняя продолжительность зритель нЕдс 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 с восприятием информации и может йлть исключена из обработки. Доля такой деятельности может составить дэ 50% всего времени работы оператора, и ее учет снизит время обработки в 2 раза. Таким образом, общее время обработки за счет всех полезных свойств предлага ого устоойства Может быть снижена в 14 - .24 . раза. Использование изобретения в практике эргономических экспериментов дает значительный научный результат, который приводит к повышению эффективности эргономических оценок, сюкращению Числа экспериментов и повышению достоверных данных. Эконом.ический эффект достигается за счет сокращения времени обработки данных. ФоЕяиула изобретения Устройство для регистрации деятельности и состоянии человека-оператора, содержащее оптическую систему, регистратор зрительного маршрута, видеокамеру и тел 4оНитор, соединенный с видесмагнитофоном, отличающеес я тем, что, с целью увеличения точности измерения, оно инеет синтезатор, таймер и последовательно соединенные блок управления, блок определения состояния машины и блок определения состояния оператора вход которого соединен с вторым выходсч блока определения состояния машины, второй выход подключен к второму входу блока управления, выходы которого соединены прямо и через таймер с входами синтезатора, другие которого подключены через вйдеокс1меру и регистратор зрительного маршрута к оптической системе,.а выход - к входу телемонитора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Проспект фирмы MAC Jnkorporatld (Япония). Eye Mark Recorder, Model, 4.