Устройство для регистрации деятельности и состояния человека-оператора

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ(22) ЗаЯвлено 23.12. 80 (21) 3221590/28-13 с присоединением заявки Нов Государствеииый комитет СССР по дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 23.10.82(72) Авторыизобретения В.М. Ахутин, П,С. Неймарк, А.Я, Рац, И.А, В,А, Молодцов, В.Г. Иванов, Н,А, Столяров 1)Эаявитель 54) УСТРО ТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА Изобретение относится к технике, эргономических исследований деятельности человека-оператора и сюжетбыть использовано при конструированиисредств представления информации иуправления системами а также оценки и отбора операторов для выполнения конкретной деятельности,Наиболее близким к изобретению1по технической сущности является устройство регистрации деятельности человека-оператора, использующее запись траектории движения, взгляда,которое содержит оптическую систему,видеокамеру, телевизионный монитор ивидеомагнитофон. На телемониторевоспроизводится участок поля зренияоператора, а также маркер координатвзгляда оператора. Иэображение участка поля зрения и маркера суммируются в оптической системе и при помощи видеокамеры и телевизионногомонитора записываются на видеомагнитофон (1) .Однако, суммирование изображений 2маркера и участка поля зрения опти:ческим путем не позволяет изменитьмасштаб зависимости птеремещения маркера от угла поворота глаз, чтовлияет на точность измерений. 2Кроме того, известное устройство. регистрирует на каждом кадре мгновенное положение маркера взгляда оператора, а поскольку глаз человека совершает непрерывные скачки, установить центр области Фиксации взгляда по отдельньи 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, 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 инФормативность, например, в период возникновения сложных ситуаций, появление аварийных сигналов или при резких изменениях состояйия сператора, что приводит к увеличению объема и времени последующей обработки данных за счет малоинформативных участков записи,Цель изобретения - увеличение точности измерений,Поставлениая цель достигается тем,что фустройство, содержащее сатическую систему, регистратор зрительного маршрута, видеокамеру и телемонитор, соединенный с видеомагнитофоном, имеет синтезатор, тайМер и посяедовательно соединенные блок управ- Яления, блок определения состояния маноны и блок определения состоянияоператора, вход которого соединенс вторым выходом блока определениясостояния машины, второй выход подв. ключен к второму .входу блока управле- .. ния, выходы которого соединены прямои через таймер с входами синтезатора, другие входы которого, подключены.через видеокамеру и регистратор зри.тельного маршрута к оптической сис. -теме, а выход - к входу телемонитора.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.Устройство содержит оптическуюсистему 1, регистратор 2 зрительногоьаршрута, видеокамеру 3, телемонитор 4, видеомагнитофон .5, синтеза.- тор б, таймер 7, блок 8 управления,блок 9 определения состояния машины и блок 10 определения состоянияоператора,Выходы оптической системы 1 через регистратор 2 и видеокамеру 3соединено с входами синтезатора б,другая группа входов которого пря- З 5мо и через таймер 7 подключена кпоследовательно соединенным блоку 8управления и блокам 9 и 10, а выходсинтезатора б соединен через телемонитор 4 с видеомагнитофоном 5, 40Устройство работает следующимобразом.Оптическая система 1 передает нарегистратор 2 сигнал, соответствующий координатам маркера взгляда, а на 45видеокамеру 3 -изображение участкагюля зрения. Регистратор 2 выдаетсигнал в виде цифрового кода углаповорота глаза относительно некоторойнулевой оси на вход синтезатораб, иэображение участка поля зренияпреобразуется в телевизионный сигнал при помощи видеокамеры 3 и смешивается в синтезаторе б с отметкоймаркером точки, на которую смотритвданный момент. оператор, и отметками времени от таймера 7Перед началом работы Оператор.Фиксирует взгляд на заданной точке, а экспериментатор изменяет масшаб 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 65 совмещения маркера с точкой взглядаболее 1,5-0,2.В процессе работы оператора сдатчиков Физиологических параметров,укрепленных иа операторе, снимаютсясигналы, поступающие на входы блока10 определения состояния оператора,а сигналы параметров машины поступа-ют на входы блока 9 определения состояния машины,В числе параметров, поступающихна блок 10 определения состоянияоператора. содержатся зпектрокардио=грамма (ЭКГ), электроэнцефалограмма(ЭЭГ) и пневмограмма (ПГ) . При этомданный блок выделяет, например, поамплитуде зубца Т ЭКГ отклонение сосгтояния оператора от норки или то жеотклонение по частоте дыхания. Одновременно этот .же бпок:производитобработку ЭЭГ и выделяет сигнал,характеризующий степень концентрации зрительного внимания оператора, а следовательно, и скорость переработки информации в зрительномоторной системе. Выходные сигналыблока. 10 подаются на входы блока 8управления, в котором эти сигналыпреобразуются в сигналы управленияяркостью или размером маркера точкивзгляда в.синтезаторе б. Таймер 7включается при выработке сигналауправления, соответствующего таКо-.,му изменению состояния оператора, .которое вцшло за нормальные пределы, Изменение яркости или размерамаркера производится сигналом блока 8 управления в зависимости отхарактеристик ЭЭГ, т.е. яркость иякразмер маркера меняются при изменении концентрации зрительного внима-.ния 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.еггрнтр области. точки Фиксации. взгляда.Зрительный .маршрут состоит из последовательности точек фиксации взгляда с маркером, яркость или размер котороо 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 жчйости измерения устройства заключается в том, что увеличивается точность регистрации точки фиксации взгляда оператора и,формула изобретения следовательно, существенно расширяется воэможность изучения восприятия объектов с мелкими деталями,угловые размеры которых лежат в диФапазоне менее 2, например шкал приборов, ламп индикаторов и т.д.Кроме,.того, устройство суммирует координаты мгновенных значенийкоординат точек взгляда и вычисляет координаты центра областИ фиксаФи что обеспечивает возможностьопределения факта обращения вниманиясператора к данной области для сбора инФормации,в то время как мгновенные значения координатмогутбыть случайными отклонениями взгляда.либо могут представлять однуиэ точек.ж траектории перехода взглядаиз одной фиксации в другую, во время которого .оператор не воспринимает информацию.устройство обеспечивает дополнительную информацию о степени зрительного внимания оператора,. что дает воэможность существенно повыситьинформативность регистрируемого зри"тельного маршрута, т. е, определить,какое действительное количество информации воспринимается операторомУстройство позволяет учитыватьдеятельность оператора и его состояние в едином масштабе времени созрительным маршрутом, что обеспечивает возможность определения причинизменения как зрительного маршрута,так и деятельности оператора или егосостояния, которые тесно связанымежду собой и зависят друг от друга,а это в свою очередь существенно пожшает информативность всех регистрируемых параметров,Кроме того, устройство позволяет.существенно сократить время последующей обработки )данных экспериментов,так как производйтся учет толькокоординат:,центров областей фиксациивзгляда и времени фиксации, а мгновенное значение координат точек взгядане регистрируется. При последующейобработке врегистрируемом зрительноммаршруте могут быть отброшены фиксации, на которых зрительное внимание.сператора ниже заданного заранеезначения и, следовательно, при которых оператор не воспринимает информацию.Предлагаемое устройство позволяеттакже учитывать только те данные,которые связаны с особой информативностью, т.е; определенными ситуациямисостоянием оператораСредняя продолжительность зритель%и фиксаций; равна 0,3-0,5 с, этотпромежуток времени записан на 7-12 кадрах. Число зрительных фиксацийс высоким уровнем зрительного внимания может составить в процессецелостной деятельности оператора небольшую часть, так как в то время,когда он занят логической переработ.кой информации или в период малойзагрузки (отсутствие ситуаций, аварийных сигналов и т.д,), его зрительная деятельность мало связана (О с восприятием информаций и можетбыть исключена из обработки. Долятакой деятельности может составитьдэ 50 всего времени работы оператора., и ее учет. снизит время обработ ки в 2 раза. Таким образом, общеевремя обработки за счет всех полез.нас свойств предлагаемого устоойства может быть снижена в 14 в ,24раза.Щ Использование изобретения в практике эргономических экспериментовдает значительный научный результат,который приводит к повышению эффективности эргономических оценок, сокра щению числа экспериментов и повышению достоверных данных.Экономический эффект достигаетсяза счет сокращения времени обработкиданных.ЗО Устройство для регистрации деятельЗ 5 ности и состоянии человека-оператора,содержащее оптическую систему, регистратор зрительного маршрута, видеокамеру и телемонитор, соединенный с видеомагнитофоном, о,т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличенияточности измерения, оно имеет синтезатор, таймер и последовательносоединенные блок управления, блокопределения состояния машины и блокопределения состояния оператора, ф 5 вход которого соединен с вторым выходом блока определения состояниямашины, второй выход подключен квторому входу блока управления,выходы которого соединены прямо и 50 через таймер с входами синтезатора,другие входы которого подключенычерез видеокамеру и регистраторзрительного маршрута к оптическойсистеме,.а выход - к входу телемо, ниточка. Источники информаций,принятые во внимание при экспертизе щ 1. Йроспект Фирчы ЖС Юпйогрогас 16 (Япония), Еуе МагХ йесогйег, Мо-бе 1, 4,967468 едакто Эаказ 7941/1 Подписно ственного комитета ССС изобретений и открытий , Ж, Раушская наб ж 714 раВНИИПИ Росудар Рпо делам113035,.Москва д. 4/ Филиал пппфпатеитф, г. ужгород, ул. прбектная,Составитель А,П. Мамросенко езверзщнко Йемред Т.Йаточка Корректор В. Бу