El dispositivo de seguimiento ocular (ETD) es un dispositivo montado en la cabeza, diseñado para medir los movimientos de los ojos y la cabeza en 3D en condiciones experimentales y naturales. El rastreador permite una medición completa del movimiento ocular (tres grados de libertad) y, opcionalmente, el movimiento de la cabeza (seis grados de libertad). Representa una herramienta para la investigación del comportamiento sensoriomotor, particularmente de los sistemas vestibular y oculomotor , tanto en la salud como en la enfermedad.
Dispositivo de seguimiento ocular en ISS
Fue desarrollado originalmente por la Agencia Espacial Alemana (DLR) para su uso en la Estación Espacial Internacional (ISS) y se cargó en la estación como parte del programa espacial conjunto europeo / ruso a principios de 2004. El dispositivo fue diseñado por el Prof. Dr. Andrew H. Clarke (Vestibular Lab, Charité Berlin) junto con las empresas Chronos Vision y Mtronix en Berlín e integrado para la utilización del espacio por la empresa con sede en Munich Kayser-Threde.
En el primer conjunto de experimentos, realizado por el equipo del profesor Clarke en cooperación con el Instituto de Problemas Biomédicos de Moscú, se utilizó el dispositivo de seguimiento ocular para medir el plano de Listing, un marco de coordenadas que se utiliza para definir el movimiento de los ojos. en la cabeza. El objetivo científico era determinar cómo se altera el plano de Listing bajo diversas condiciones de gravedad. En particular, se examinó la influencia de la microgravedad de larga duración a bordo de la ISS y del posterior retorno a la gravedad de la Tierra. Los hallazgos contribuyen a nuestra comprensión de la plasticidad neural en los sistemas vestibular y oculomotor.
Estos experimentos se iniciaron en la primavera de 2004 y continuaron hasta finales de 2008 con una serie de cosmonautas y astronautas, que pasaron cada uno seis meses a bordo de la ISS.
Operaciones
El examen de la orientación del plano de Listing durante el curso de una misión espacial prolongada es de particular interés, ya que en la Tierra el plano de Listing parece depender de la entrada del sistema vestibular, es decir, detectado a través de la posición de la cabeza en relación con la gravedad. Al exponer al astronauta a la ingravidez del espacio, este experimento puede seguir la adaptación posterior del sistema vestibular del astronauta durante el vuelo y después de regresar a la Tierra. La pregunta clave en este experimento es hasta qué punto la orientación del plano de Listing se ve alterada por la adaptación del sistema vestibular a la ingravidez, o bajo niveles gravitacionales menores o mayores que los de la Tierra. Otra cuestión es si el cuerpo compensa las entradas faltantes del sistema vestibular sustituyendo otros mecanismos durante los vuelos espaciales a largo plazo. [1]
Misiones
El ETD se utilizó para este estudio durante el período de 2004 a 2008. Durante cada incremento de seis meses, el procedimiento experimental se realizó a intervalos regulares de tres semanas para poder evaluar la adaptación a la microgravedad . Además, se realizaron mediciones equivalentes durante las primeras semanas después del regreso a la Tierra de cada cosmonauta o astronauta. Mientras tanto, el equipo ETD permanece en la ISS como un instrumento de propósito general. Actualmente lo está utilizando un grupo de científicos rusos del Instituto de Problemas Biomédicos, que están examinando la coordinación del movimiento de los ojos y la cabeza en microgravedad.
Tecnología
Las cámaras digitales de seguimiento ocular, diseñadas en torno a sensores de imagen CMOS de última generación , se interconectan con una placa procesadora dedicada en la PC host a través de enlaces de transmisión digital bidireccional de alta velocidad (400 Mbit / s). Esta placa enchufable PCI lleva la arquitectura de procesamiento de front-end, que consta de procesadores de señales digitales (DSP) y dispositivos lógicos programables ( FPGA ) para la adquisición binocular de imágenes y señales en línea. [3]
Para la tarea de seguimiento ocular, el sensor y el procesamiento frontal realizan una reducción sustancial de datos. Por lo tanto, solo los datos preseleccionados se transfieren desde el sensor de imagen a la PC host donde se implementan los algoritmos finales y el almacenamiento de datos. Esto elimina el cuello de botella causado por la adquisición de imágenes estándar fotograma a fotograma y, por lo tanto, facilita velocidades de muestreo de imágenes considerablemente más altas.
Esta arquitectura de procesamiento está integrada en una PC robusta y compatible con IBM , que permite la visualización de los ojos y las señales correspondientes. Una característica de diseño importante es el almacenamiento digital de todas las secuencias de imágenes de las cámaras como archivos digitales en un disco duro intercambiable. Después de completar cada misión de la ISS, el disco duro que contiene las grabaciones se devuelve a la Tierra. Esto asegura un análisis de procesamiento de imágenes completo y confiable en el laboratorio de investigadores y minimiza el tiempo requerido para el experimento en la ISS.
Dispositivo de seguimiento ocular en la Tierra
Paralelamente a la versión espacial del Eye Tracker, la empresa Chronos Vision ha fabricado un modelo disponible comercialmente en Berlín y está instalado en muchos laboratorios de Europa, América del Norte y Asia, donde representa una herramienta esencial para el examen de numerosos fenómenos neurofisiológicos.
Ver también
Notas
- ^ Tecnología de medición e investigación vestibulo-oculomotora para la era de la estación espacial AHClarke; Elsevier Science 1998, 28: 173–184.
- ^ Uso de sensores CMOS de alta velocidad de fotogramas para el seguimiento ocular tridimensional . AHClarke, J.Ditterich, K.Drün, U.Schönfeld y C.Steineke; Métodos, instrumentos y computadoras de investigación del comportamiento 2002, 34 (4), 549–560
- ^ Medición del movimiento ocular de alta velocidad de imagen AHClarke, C.Steineke y H.Emanuel; "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 18 de julio de 2011 . Consultado el 3 de marzo de 2009 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
Referencias
- Oficina del Científico del Programa ISS; Dispositivo de seguimiento ocular (ETD) ; NASA
- RSC Energia; EXPERIMENTO ETD (DISPOSITIVO DE SEGUIMIENTO DE OJOS)
- ESA; Medición con dispositivo de seguimiento ocular en orientación del plano del listado
- Centro Aeroespacial Alemán (DLR); Cambios hormonales e inmunológicos en los astronautas durante y después del vuelo espacial - IMMUNO
- Chronos Vision GmbH; Dispositivo de seguimiento ocular Chronos (C-ETD)
- Kayser-Threde GmbH; Investigación bajo la ingravidez: equipo de Kayser-Threde para la exploración del sistema de equilibrio humano
enlaces externos
- Laboratorio vestibular, Charité Universitätsmedizin Berlín
- ITU GazeGroup - Investigación sobre seguimiento ocular e interacción de la mirada
- ojos abiertos
- [1] - Rastreador de mirada de Haytham