Bildverarbeitung in der Verhaltensbeobachtung

1
Bildverarbeitung in derVerhaltensbeobachtung
Sarah Wiesner SarahWiesner_at_web.de

• Fakultät für Elektrotechnik und
  Informationstechnik
• Lehrstuhl für Kommunikationstechnik
• Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kays

2
Einleitung

• Allgemeines
• Anwendungen
• Vor- und Nachteile
• Computergestützte Anwendungen
• Vor- und Nachteile
• Beispiel EthoVision
• Beispiel Augenbewegungen
• Zusammenfassung/Ausblick

3
Allgemeines

• Verhaltensbeobachtung
• aktiv / passiv
• offen / verdeckt
• systematisch / unsystematisch
• Auswertung
• Einfaches Betrachten
• Computergestützte Analyse

4
Anwendungen

• Diagnostizierung von ADHS/ADS
• Blickkontaktabbrüche
• Verhalten in Familie
• VUP
• Kommunikations- und Beziehungsdiagnostik
• Störungen bei Säuglingen
• Auffälligkeiten der Eltern

5
Anwendungen

• Schlafstörungen
• Restless Legs Syndrom
• Verhalten autistischer Kinder
• Auswertung durch Fragebögen
• Kaufverhalten, Kaufentscheidungsprozesse

6
Vor- und Nachteile

• Vorteile
• Protokollierung
• Individuelle Situationen
• Analyse durch Patient
• Nachteile
• Beeinflussung des Patienten
• Objektivität nicht gewährleistet
• Verzögerte Analyse
• Kein sofortiger Vergleich

7
Computergestützte Analyse

• Merkmale
• Standardisierte Situationen
• Spezielle Software
• Menschliches Verhalten nur selten
  standardisierbar
• meist für Tierexperimente

8
Software

• Zeichnet z.B. Laufpfade auf
• meist graphische Darstellung der Ergebnisse
• Vergleich mit vorhandenen Daten
• Anbieter Mangold (Interact), Noldus (EthoVision)

9
Vor- und Nachteile

• Vorteile
• Einfache Datenerfassung
• Schnelle Auswertung
• Schneller Abgleich
• Nachteile
• Standardisierung selten möglich
• -gt meist nur bei Tierversuchen

-
10
Beispiel EthoVision (1)

• Aufbau
• Wasserbecken mit Plattform
• Abgedunkelt, nur vier weiße Markierungen
• Kamera

Kamera
Markierungen
Lampen
Wasserbecken
11
Beispiel EthoVision (2)

• Technische Geräte
• - Kamera
• - Computer, Monitor
• - Videorecorder, Bildschirm
• Verwendete Software EthoVision von Noldus

12
Beispiel EthoVision (3)

• Durchführung
• - Ratte wird ins Becken gesetzt
• -gt Aufzeichnung startet
• - Programm gibt Laufpfad aus
• 
  
  Plattform
• 
  Laufpfad
• 
  
  Wasserbecken
• Weg gibt Auskunft über Lerneigenschaften
• Ziel Gedächtnisprozesse erkennen und beschreiben

13
Beispiel EthoVision (4)

• Objekterkennung durch
• Gray Scaling
• Schnell
• Erkennung durch Helligkeitskontrast
• Nur zwei Objekte
• lichtempfindlich
• -gt Segmentierung
• Subtraction
• Vergleich mit Referenzbild

14
Beispiel EthoVision (5)

• Color tracking
• Bis zu 16 Objekte erkennbar
• Unterscheidung durch
• Farbton
• Sättigung
• Helligkeit
• Tiere müssen entsprechend
• markiert sein
• Farbwerte vorher angeben

15
Beispiel EthoVision (6)

• Individuelle Verhaltensweisen
• Bewegung/Geschwindigkeit
• Wird erkannt, sobald Objekt schneller als am
  Start
• Aufbäumen
• Wird durch Verkleinerung der
• Objektoberfläche erkannt
• -gt meist erst am Ende des Vorgangs
• Abstand
• Abstand zwischen zwei Objekten
• Zur Erkennung von Interaktionen

16
Beispiel Augenbewegungen (1)

• Wesentliche Unterschiede
• Kopfbewegungen möglich
• Nicht frontal
• Unterschiedliche ethnische Hintergründe
• 98ige Genauigkeit
• Test
• Probanden lügen oder sagen Wahrheit (Bestrafung,
  Belohnung)
• -gt Referenzdatenbank

17
Beispiel Augenbewegungen (2)

• Automatische Erkennung
• Gesicht durch Hintergrund (ähnlich Color
  Tracking)
• Referenzbild
• Kopfbewegungen werden erkannt
• Aufteilung in Regionen (Augen, Augenbrauen)
• Modell Zylinder

18
Beispiel Augenbewegungen (3)

• Augenaufschlag
• Unterteilung in oberen und unteren Bereich
• Beim Öffnen des Lids ändern sich die Merkmale

19
Zusammenfassung

• Unterschied zwischen möglichen Analyseverfahren
• Anwendungsbeispiele
• EthoVision
• Augenbewegungen
• Vor- und Nachteile

20
Ausblick

• Generell
• Computergestützte Analyse/Bildverarbeitung z.Z.
  für Menschen kaum möglich
• Aber
• Fortschritte, z.B. Programm p.a.t.t.e.r.n.
  (Mangold)
• --gt Versteckte Verhaltensmuster finden und
  darstellen