Śledzenie wzroku na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

„Urządzenie do śledzenia wzroku” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań zobacz Śledzenie wzroku .
Urządzenie śledzące wzrok (ETD)

Eye -tracking device (ETD) to urządzenie montowane na głowie, przeznaczone do trójwymiarowego pomiaru ruchów gałek ocznych i głowy w warunkach eksperymentalnych i naturalnych. Tracker pozwala na kompleksowy pomiar ruchu gałek ocznych (trzy stopnie swobody) oraz opcjonalnie ruchu głowy (sześć stopni swobody). Stanowi narzędzie do badania zachowań czuciowo-ruchowych, zwłaszcza przedsionkowego i okoruchowego , zarówno w stanie zdrowia, jak iw chorobie.

Urządzenie śledzące wzrok na ISS

Urządzenie śledzące wzrok na ISS

Został pierwotnie opracowany przez Niemiecką Agencję Kosmiczną (DLR) do użytku na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) i został przesłany na stację w ramach wspólnego europejsko-rosyjskiego programu kosmicznego na początku 2004 roku. Urządzenie zostało zaprojektowane przez prof. Andrew H. Clarke (Vestibular Lab, Charité Berlin) wraz z firmami Chronos Vision i Mtronix w Berlinie i zintegrowany w celu wykorzystania przestrzeni przez monachijską firmę Kayser-Threde.

W pierwszym zestawie eksperymentów, przeprowadzonych przez zespół prof. Clarke'a we współpracy z Moskiewskim Instytutem Problemów Biomedycznych, Eye Tracking Device wykorzystano do pomiaru płaszczyzny Listinga – układu współrzędnych, który służy do określania ruchu oczu w głowie. Celem naukowym było określenie, w jaki sposób płaszczyzna Listinga zmienia się w różnych warunkach grawitacyjnych. W szczególności zbadano wpływ długotrwałej mikrograwitacji na pokładzie ISS i późniejszy powrót do ziemskiej grawitacji. Odkrycia przyczyniają się do lepszego zrozumienia plastyczności neuronów w układzie przedsionkowym i okoruchowym.

Eksperymenty te rozpoczęto wiosną 2004 roku i kontynuowano do końca 2008 roku z udziałem serii kosmonautów i astronautów, z których każdy spędził sześć miesięcy na pokładzie ISS.

Operacje

Kosmonauta z ETD na ekspedycji ISS

Badanie orientacji płaszczyzny Listinga podczas długotrwałej misji kosmicznej jest szczególnie interesujące, ponieważ na Ziemi okazuje się, że płaszczyzna Listingu jest zależna od sygnału wejściowego z układu przedsionkowego, tj. wykrywanego przez pozycję głowy w stosunku do grawitacji. Wystawiając astronautę na nieważkość kosmosu, eksperyment ten może śledzić późniejszą adaptację układu przedsionkowego astronauty podczas lotu i po powrocie na Ziemię. Kluczowym pytaniem w tym eksperymencie jest to, w jakim stopniu orientacja płaszczyzny Listinga jest zmieniana przez adaptację układu przedsionkowego do nieważkości lub pod poziomami grawitacji mniejszymi lub większymi niż ziemskie. Kolejnym pytaniem jest to, czy organizm kompensuje brakujące dane wejściowe z układu przedsionkowego, zastępując inne mechanizmy podczas długotrwałych lotów kosmicznych.

Misje

ETD stosowano w tym badaniu przez cały okres od 2004 do 2008 roku. Podczas każdego sześciomiesięcznego przyrostu przeprowadzano procedurę eksperymentalną w regularnych trzytygodniowych odstępach czasu, aby można było ocenić przystosowanie do mikrograwitacji . Ponadto wykonano równoważne pomiary w ciągu pierwszych tygodni po powrocie każdego kosmonauty lub astronauty na Ziemię. W międzyczasie sprzęt ETD pozostaje na ISS jako instrument ogólnego przeznaczenia. Obecnie jest używany przez grupę rosyjskich naukowców z Instytutu Problemów Biomedycznych, którzy badają koordynację ruchów oczu i głowy w warunkach mikrograwitacji.

Zarys głównych elementów systemu Rekonfigurowalny układ przetwarzania cyfrowego (FPGA) ułatwia również optymalizację inline krytycznych czasowo procesów front-end.

Technologia

Graficzny interfejs użytkownika ETD

Cyfrowe kamery śledzące ruch gałek ocznych – zaprojektowane w oparciu o najnowocześniejsze czujniki obrazu CMOS – są połączone z dedykowaną płytą procesora w komputerze głównym za pośrednictwem dwukierunkowych, szybkich cyfrowych łączy transmisyjnych (400 Mbit/s). Ta karta rozszerzeń PCI obsługuje architekturę przetwarzania front-end, składającą się z cyfrowych procesorów sygnałowych (DSP) i programowalnych układów logicznych ( FPGA ) do lornetki, akwizycji obrazu online i sygnału.

W przypadku zadania śledzenia wzroku czujnik i przetwarzanie front-end wykonują znaczną redukcję danych. W ten sposób tylko wstępnie wybrane dane są przesyłane z przetwornika obrazu do komputera hosta, gdzie wdrażane są ostateczne algorytmy i przechowywanie danych. Eliminuje to wąskie gardło spowodowane standardową akwizycją obrazu klatka po klatce, a tym samym umożliwia znacznie wyższe częstotliwości próbkowania obrazu.

Ta architektura przetwarzania jest zintegrowana z wytrzymałym, kompatybilnym z IBM komputerem PC, który umożliwia wizualizację oczu i odpowiednich sygnałów. Ważną cechą konstrukcyjną jest cyfrowe przechowywanie wszystkich sekwencji obrazów z kamer w postaci plików cyfrowych na wymiennym dysku twardym. Po zakończeniu każdej misji ISS dysk twardy zawierający nagrania wraca na Ziemię. Zapewnia to kompleksową i niezawodną analizę przetwarzania obrazu w laboratorium badaczy i minimalizuje czas potrzebny na przeprowadzenie eksperymentu na ISS.

Urządzenie śledzące wzrok na Ziemi

Równolegle do kosmicznej wersji Eye Trackera dostępny na rynku model został wyprodukowany przez firmę Chronos Vision w Berlinie i jest instalowany w wielu laboratoriach w Europie, Ameryce Północnej i Azji, gdzie stanowi podstawowe narzędzie do badania liczne zjawiska neurofizjologiczne.

Zobacz też

Notatki

  1. ^ Badania przedsionkowo-okoruchowe i technologia pomiarowa dla ery stacji kosmicznej AHClarke; Elsevier Science 1998, 28:173–184
  2. ^ Wykorzystanie czujników CMOS o dużej szybkości klatek do trójwymiarowego śledzenia ruchu gałek ocznych . AHClarke, J. Ditterich, K. Drün, USchönfeld i C. Steineke; Behaviour Research Methods, Instruments & Computers 2002, 34(4), 549–560
  3. ^ Pomiar ruchu gałek ocznych z dużą szybkością obrazu AHClarke, C.Steineke i H.Emanuel; „Kopia zarchiwizowana” (PDF) . Zarchiwizowane od oryginału (PDF) w dniu 18.07.2011 . Źródło 2009-03-03 . {{ cite web }} : CS1 maint: zarchiwizowana kopia jako tytuł ( link )

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Eye_tracking_on_the_International_Space_Station&oldid=972299866 ”