Измерительная система для оценки параметров внимания человека

Министерство Образования и науки РФ

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра Системы Сбора и Обработки Данных

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

Системы сбора и обработки данных

на тему

Измерительная система для оценки параметров внимания человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студент гр. АО-01:

Сенокосова И.

 

 

Проверили:

к.т.н., доцент Полубинский В. Л.

Черкашин С.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2014

Оглавление

 

 

 

Введение

 

Внимание занимает особое место среди психических явлений. Выступая неотъемлемой стороной процессов познания, чувственной и волевой сфер, внимание не сводится ни к одной из них.

Внимание — это динамическая сторона сознания, характеризующая степень его направленности на объект и сосредоточение на нем с целью эффективного осуществления деятельности или общения. Оно проявляется в избирательном отражении объектов в соответствии с потребностями и задачами субъекта. При этом внимание само не выступает как процесс, не имеет своего собственного содержания.

Без целенаправленного, устойчивого внимания невозможна никакая серьезная работа и запоминание в том числе. Повышенное внимание необходимо на всех этапах работы памяти, но в особенности на первом этапе – восприятия.

Внимание можно определить как готовность со стороны организма к восприятию окружающих его стимулов.

Как и любой психический процесс, внимание связано с определенными физиологическими явлениями. В целом физиологическую основу выделения отдельных раздражителей и течения процессов в определенном направлении составляет возбуждение одних нервных центров и торможение других. Воздействующий на человека раздражитель вызывает активизацию мозга. Активизация мозга осуществляется, прежде всего, ретикулярной формацией. Раздражение восходящей части ретикулярной формации вызывает появление быстрых электрических колебаний в коре головного мозга, повышает подвижность нервных процессов, снижает пороги чувствительности. Кроме этого в активизации мозга задействованы диффузная таламическая система, гипоталамические структуры и др.

Среди «пусковых» механизмов ретикулярной формации следует отметить ориентировочный рефлекс. Он представляет собой врожденную реакцию организма на всякое изменение окружающей среды у людей и животных. Однако внимание не может быть объяснено лишь одним ориентировочным рефлексом. Физиологические механизмы внимания более сложны. Например, необходимы определенные механизмы, способные выделить какой-либо новый раздражитель из других постоянно действующих в данный момент.

В данной работе в среде LabVIEW была разработана тренировочная программа, с помощью которой можно тренировать внимание, развивая свой ориентировочный рефлекс.

 

Методики измерения внимания

 

В современном мире имеется не мало способов для проверки внимания человека. Однако все они имеют тестовый характер без применения специального оборудования (помимо разве что секундомера) и ПО. В данной главе мы рассмотрим самые популярные методы измерения внимания.

 

Таблицы Шульте

Испытуемому поочередно предлагается пять таблиц на которых в произвольном порядке расположены числа от 1 до 25. Испытуемый отыскивает, показывает и называет числа в порядке их возрастания. Проба повторяется с пятью разными таблицами.

… …

Испытуемому предъявляют первую таблицу: «На этой таблице числа от 1 до 25 расположены не по порядку». Затем таблицу закрывают и продолжают: «Покажи и назови все числа по порядку от 1 до 25. Необходимо делать это как можно быстрее и без ошибок». Таблицу открывают и одновременно с началом выполнения задания включают секундомер. Вторая, третья и последующие таблицы предъявляются без всяких инструкций.

 

Основной показатель – время выполнения, а так же количество ошибок отдельно по каждой таблице. По результатам выполнения каждой таблицы может быть построена "кривая истощаемости (утомляемости)", отражающая устойчивость внимания и работоспособность в динамике.

 

Тест Бурдона

Тест проводится при помощи специальных бланков с рядами расположенных в случайнном порядке букв (цифр, фигур), или газетный текст. Испытуемый, просматривая бланк, ряд за рядом, вычёркивает указанные в инструкции буквы или знаки.

 Инструкция №1: «На бланке с буквами вычеркните, просматривая ряд за рядом, все буквы «И». Через каждые 60 сек по команде «черта» отметьте вертикальной чертой то место бланка, где Вас застала эта команда. Время работы 5 мин.»

 Инструкция №2: «На бланке мысленно отчеркните первый ряд. Ваша задача – просматривая ряды знаков слева направо, вычёркивать те знаки, которые стоят первыми в ряду. Старайтесь работать быстро и точно. Время работы 5 мин.»

 

 Обработка результатов: формула для оценки концентрации внимания: К = С*С/n или К = С /n; C – число просмотренных строк, n – количество ошибок (пропусков, ошибочных зачёркиваний). Формула для оценки устойчивости внимания:

А = S/t (подсчитывается каджые 60 сек); A – темп выполнения, S – количество просмотренных букв, t – время выполнения.

 По результатам выполнения  можно построить «график истощаемости»  за каждый интервал, отражающий  устойчивость внимания и работоспособность  в динамике.

 Норма: объёма – 850 знаков и больше,

        концентрации  – 5 ошибок и менее.

Далее представлен бланк для проведения теста.

 

С У А В С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н А И С В Х В Х Е Н А И С Н Е В Х А И В Н Х И В С Н А Б С А В С Н А Е К Е А Х В К Е С В С Н А И С А И С А В Х В К И Х И С Х В Х Е К В Х И В Х Е И С Н Е И Н А И Е Н К Х К И К Х Е К В К И С В Х И Х А К Х Н С К А И С В Е К В Х Н А И С Н Х Е К Х Н С И А Х К С К В Х К В Н А В С И С Н А И К А Е К К И С Н А И К Х Е Х Е И С Н А Х К Е К Х В И С Н А И Х В И К Х С Н А И С В Н К Х А В И С Н А Х Е К Е Х С Н А К С В Е Е В Е А И С Н А С Н К И В К Х К Е К Н В И С Н К Х В Е Х С Н А С К Е С Н К Н А Е С Н К Х К В И Х К А К С А И С Н А Е Х К В Е Н В Х К Е А И С Н К А Н К Н В Е И Н К В Х А К Е И В И С Н А К А Х В Е И В Н А Х Н Е Н А И К В И Е А К Е И В А К С В Е И К С Н А В А К Е С В Н Е К С Н К С В Х И Е С В Х К Н К В С К В Е В К Н И Е С А В И Е Х Е В Н А И Е Н К Е И В К А И С Н А С И А И С Х А К В Н Н А К С Х А И Е Н А С Н А И С В К Е В Е В Х К Х С Н Е И С Н А И С Н К В Х В Е К Е В К В Н А Н С Н А И С Н К В В К Х В И С Н А К А Х В Х Н А И С Н Х Е К Н С К А И Е И С Н А Х К Е К Х В И С Н А И Х В И К Х С Н А И С В Н К Х А В И С Н А Х Е К Е Х С Н А И К С Н А В А К Е С В Н Е Х В Е Х С Н И С В К Е В Е В Х К Х С Н Е И С Н А И С Н К В Х В Е К Е В К В Н А Н С Н А И С Н К С В Н Е К С Н Е К Х Н С А В С Н А Х К А С Е С Н А И С Е С Х К В А И С Н А С А В К Х С Х Н Е И С Х И Х Е В И К В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х Н В И Х К Х Е Н В И Е С А И С Н А И Н Е К Х Н С С Н К А Н К Н В Е И Н К В Х А К Е И В И С Н А К А Х В Е И В Н А Х Н Е Н А И К В И Е И С Н А И С Н К В И Е Н А С Н А И С В К Е В Е В Х К Х С И Х Н В И Х К Х Е Н В И Н Е К Х Н С С Н Н Х И В С Н А Б С А В С Н А Н Х Е К Х Н С И А Х Н А И С В Н К Х А В И С Н А Х Е К Е Х С Н А К С В Е Е В Е А И С Н А С И В К Е В К Х К Е К Н В И С Н К Х В Е Х С Н А С К Е С Н К Н А Е С Н К Х К В И Х К А К С А И С Н А Е Х К В Е Н В Х К Е А И С Н К А Н К Н В Е И Н К В Х А К Е И В И В И Х К Х Е Н В И Н Е К Х Н С А К А Е К Х Е В С К Х Е К Х Н А И С Н К В Е В Е С Н А Н С В К Х Е К Н А И С И И С Н Е И С Н В К Е Х К В Х Е И В Н А К И С Х А Е И В К Е В К И Х Е И С Н А И В Х С Н А И К Х Е Х Е И С Н А Х К Е К Х В И С Н А И Х В И К Х С Н А И С В Н К Х А В И С Н А Х Е К Е Х С Н А К С В Е Е В Е А И С Н А С Н К И В К Х К Е К Н В И С А И Е Н Е К Х А В И Х Н В И Х К Х Е Н В И Е С А И С Н А И Н Е К Х Н С С Н К А Н К Н В Е И Н К В Х А К Е И В И С Н А К А Х В Е И В Н А Х Н Е Н А И К В И В Н А Х Н Е Н А И К В И Е И С Н А Е Н В И Н В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н А И С В Х В Х Е Н А И С Н Е В Х А И В Н Х И В С Н А Б С А В С Н А Е К К А С Е С Н А И С Е С Х К В А И С Н А С А В К Х С Х Н Е И С Х И Х Е В И К В И Н А И А И С Н К В Е В К Х А В И В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х Х К Х И В К Е В К В В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х К Х А В И И Х Н В И Х К Х Е А И С Н К В Е В И Х Н В И Х К Х Е А И С Н К В Е В К А С Е С Н А И С Е С Х К В А И С Н А С А В К Х С Х Н Е И С Х И Х Е В И К В И Н А И К Х Е Х Е И С Н А Х К С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н А И С В Х В Х Е Н А И С Н Е В Х А И В Н Х И В С Н А Б С А В С Н А Е К К Х А В И И Х В И К Х Н Е Н А И К В И Е Н А И С Н К В Х В Е К Е В К В Н А Н С Н А И С Н К С В Н Е К С Н Е К Х Н С А В С К В Х К Х И В К Е В В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х В С Н А Е К К А И Х Н Н А С А В К К Х А В И Х С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н Х Н В И Х К Х Е В И К В И Н К А С Е С Н А И С Н А С А В К К А С Е С Н А И С И Х Н К Х А В И Х С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н Х Н В И Х К Х Е В И К В И Н И Х Н Е И С Н А И С Н К В Х В Е К Е В К В Н А Н С Н А И С Н К С В Н Е К С Н Е К Х Н С А В С Н А Х К А С Е С Н А И В С Н А Е К К А Х А В И Х Х К Х И В К Е В К В В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х К Х А В И И Х Н В И Х К Х Е И Х Н К Х А В И Х С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н Н А С А В К Х Н В И Х К Х И Х Н В К В Н А К К Х А В И Х С К В Х К Х Н Е И С Х И Х Е В И К В И Н А И К Х Е Х Е И С Н А Х К С Х Е Х Н Е И С Х И Х Е В И К В И Н А И К Х Е Х Е И С Н А Х К С Х Е К Х А В И Х С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н Е В И К В И Н В С Н А Е К К А Н А С А В К К А С Е С Н А И С Е В И К В И Н К Х А В И Х С Х Е В И Х Н А И С Н Х Н А С К

 

Тест Пьерона-Рузера

Предложен тест с изображенными на нем квадратом, треугольником, кругом и ромбом. По сигналу "Начали" расставьте как можно быстрее и без ошибок следующие знаки в эти геометрические фигуры: в квадрат – плюс, в треугольник – минус, в кружок – ничего не ставьте и в ромб – точку. Знаки расставляйте подряд построчно. Время на работу отпущено 60 секунд. По моему сигналу "Стоп!" расставлять знаки прекратите.

Экспериментатор в ходе исследования контролирует время с помощью секундомера и подает команды "Начали!" и "Стоп!"

Надежность результатов исследования достигается повторными тестированиями, которые лучше проводить через значительные интервалы времени.

 

 

Обработка и анализ результатов

Результатами данного тестирования являются: количество обработанных испытуемым за 60 с геометрических фигур, считая и кружок, и количество допущенных ошибок.

Уровень концентрации внимания определяют по таблице.

Число обработанных фигур	Ранг	Уровень концентрации внимания
100	1	очень высокий
91-99	2	высокий
80-90 65-79	3 4	средний низкий
64 и меньше	5	очень низкий

 

За допущенные при выполнении задания ошибки ранг снижается. Если ошибок 1-2. то ранг снижается на единицу, если 3-4 – на два ранга концентрация внимания считается хуже, а если ошибок больше 4, то – на три ранга.

 

Игра Whac-A-Mole 

Whac-A-Mole – популярная аркадная игра,  изобретенная в 1976 году Аароном Фехтером  из Creative Engineering, Inc .

Игровой автомат Whac-A-Mole обычно состоит из большого шкафа с несколькими отверстиями в его верхней части и большим молотком . Каждое отверстие содержит одну игрушку (в оригинале это крот) и механизмы, необходимые, чтобы переместить ее вверх и вниз. Как только начинается игра, «крот» начнет выскакивать из своих нор в случайном порядке. Объект игры состоит в том, чтобы заставить выскакивающие игрушки вернуться обратно в свои норы, ударяя их молотком, что добавляет игроку очки. Чем быстрее это будет сделано, тем выше будет итоговый счет игрока.

Данная игра позволяет оценивать внимание игрока, а так же тренировать его.

В этом курсовом проекте за основу была взята игра Whac-A-Mole, среда разработки – LabVIEW.

 

Разработка в ПО LabVIEW

Требования к игре

Для реализации проекта необходимо сформировать игровое поле, состоящее из 4 объектов 2D-picture одинакового цвета. После нажатия кнопки «Start» один из этих объектов, выбранный случайным образом, подсвечивается и остается подсвеченным некоторое время t. В течение этого времени пользователь имеет возможность щелкнуть на нем мышью. Если пользователь успел это сделать, то его счет (S) увеличивается на 2, если нет — то уменьшается на 1 (в начале игры S = 10). Также счет уменьшается на 1 при нажатии на «нору», в которой на данный момент «крот» отсутствует. 
При истечении интервала времени t случайным образом подсвечивается следующий случайно выбранный объект. Если счет пользователя достиг 20, величина t уменьшается на 20%. Игра продолжается, пока счет S не достигнет нуля.  
Во время выполнения программы на передней панели отображаются текущие значения S, t и время, прошедшее с начала выполнения программы. 

Интерфейс игры

 
Интерфейс игры состоит из картинок (2D-picture), одной кнопки и нескольких индикаторов для отображения счета, таймаута (времени, спустя которое «крот» сменит свою дислокацию) в миллисекундах и отсчета времени с момента начала игры в секундах. В роли «крота» используется картинка, которая загружается из файла. 
 

 

 

Блок-диаграмма игры

 
На первом этапе разработки создадим самого «крота» и научим его перемещаться между «норами».

На первом этапе разработки создадим самого «крота» и научим его перемещаться между «норами». 
 
Для загрузки изображения в 2D-picture необходимо сначала считать его инструментом Read JPEG File, а затем использовать Draw Flattened Pixmap, на выходе которого уже получим массив пикселей для загрузки в 2D-picture. Структура Case служит для того, чтобы вывести крота на один индикатор, а на все остальные подать «пустую картинку» с константы. 
                             
Для обработки нажатий на картинки используется Event Structure, в которой номер «норы», полученный от генератора случайных чисел, сравнивается с константой и затем принимается решение об изменении счета. Также эта структура обрабатывает и таймаут (пользователь не успел нажать на картинку). На данном этапе величина таймаута принята равной 1000 миллисекунд и внесена в константу. 
 
На втором этапе в блок-диаграмму добавляем изменение величины таймаута в зависимости от счета. Пусть скорость перемещения «крота» будет меняться от 1000 до 200 миллисекунд (с шагом в 200 миллисекунд) каждые 20 очков счета. Чтобы играть было проще, скорость уменьшается при уменьшении счета, что реализовано также через Case Structure. Значения счета игры и текущего таймаута передаются между итерациями цикла через Shift Registers. 
 
Для подсчета времени, прошедшего с начала игры, будем использовать 2 инструмента Tick Count: первый считывает системный таймер в момент старта программы (перед запуском цикла), а второй — при каждой итерации. Далее ищем разницу показаний и делим ее на 1000, чтобы получить величину времени, выраженную в секундах.