Система для тестирования зрительного восприятия в условиях возникновения иллюзий
SYSTEM FOR TESTING VISUAL PERCEPTION IN CONDITIONS OF ILLUSIONS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области инженерной психологии, в частности, к системам для тестирования зрительного восприятия. Система предназначена для определения зрительного восприятия кандидатов на этапе отбора и может быть использована для исследований различных факторов, оказывающих влияние на величину зрительных иллюзий, возникающих у кандидата.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известно техническое решение [US 5195033 A, G09B 7/00, 16.03.1993] - управляемая компьютером система тестирования для управления тестированием для множества пользователей в центре тестирования, причем указанная система содержит множество портативных управляемых компьютером устройств тестирования, пользователей для обработки и отображения информации, причем каждое устройство тестирования включает в себя:
A. Носитель хранения информации для хранения информации, включающей тестовые вопросы и ответы на тестовые вопросы соответствующего пользователя, тест, включающий множество вопросов в выбранном порядке и, по меньшей мере, два варианта ответа, связанных с каждым из вопросов, хранящихся в тестовом файле на носителе информации;
B. Дисплей для отображения выходной информации для пользователя, упомянутой выходной информации, включающей в себя тестовые вопросы с носителя информации, и для отображения площадок ввода пользователя в предварительно определенных местах на дисплее, чтобы дать возможность пользователю вводить предварительно определенные элементы информации, пользовательские входные площадки, в том числе:
(i) площадки ввода информации для использования при разрешении пользователю вводить предварительно определенные элементы информации ответа на носитель информации, причем упомянутые предварительно определенные элементы информации ответа включают в себя выбираемые пользователем ответы на отображаемый тестовый вопрос, причем каждая панель ввода информации соответствует соответствующим предварительно определенным элементам ответной информации, упомянутые контактные площадки, включая контактные площадки;
(ii) панели ввода функций для использования при разрешении пользователю вводить предварительно определенные элементы управляющей информации в тестирующее устройство для выборочного управления выводимой информации, отображаемой пользователю, причем каждая панель ввода функций соответствует соответствующим предварительно определенным элементам управляющей информации.
C. Сенсорный экран на дисплее, позволяющий пользователю выбирать элемент предварительно определенной управляющей информации для ввода в тестирующее устройство и выбирать элемент предварительно определенной ответной информации для ввода в носитель информации, касаясь экрана в любом выбранном месте, соответствующем панели ввода пользователя, пока такая панель ввода пользователя отображается на дисплее;
D. Микропроцессор для управления передачей информации относительно носителя информации, дисплея и сенсорного экрана;
E. Внутренний источник питания для подачи питания на испытательное устройство;
F. Средство для осуществления отображения тестового элемента на дисплее, причем указанный тестовый элемент включает в себя тестовый вопрос, связанные опции ответа и панели ввода ответа, соответствующие вариантам ответа;
G. Средство для генерации случайной последовательности для отображения тестовых элементов, отличных от выбранного порядка, в котором указанные тестовые элементы хранятся в тестовом файле на носителе информации;
H. Средство для извлечения каждого тестового элемента с упомянутого носителя информации для отображения в сгенерированной случайной последовательности;
I. Средство для определения того, была ли нажата одна из клавиш ввода ответа на сенсорном экране;
J. Средство для хранения кода ответа, соответствующего панели ввода ответа к которой прикоснулись, в файле ответов, сохраненном на упомянутом носителе хранения информации.
Такая система тестирования может устанавливаться в любом месте и подключаться к одному серверу. Тем самым, она предоставляет кандидатам возможность проходить тест независимо от их местонахождения, а также получать сертификат в случае успешного прохождения теста. Но данное техническое решение обладает относительно узкими функциональными возможностями. Это обусловлено тем, что такая система не может даже при помощи разнообразных способов определить зрительное восприятие кандидата для выполнения такой специфической работы, как работа авиадиспетчера, оператора РЛС или пилота, что является существенным недостатком.
Наиболее близким аналогом является техническое решение, описанное в патенте - «Система определения зрительного восприятия» [RU 2663639 С2; А61В 5/16, G06Q 10/00, G09B 7/00; 07.08.2018]. В этом патенте описана компьютеризированная тестовая система, определяющая визуальное восприятие кандидатов, содержащая: платформу, клавиатуру для ввода данных, установленную на платформе, звуковой адаптер для преобразования данных в слуховые элементы, жесткий диск для хранения данных, дисплейный адаптер для преобразования получаемой информации в визуальные элементы, монитор, подключенный к дисплейному адаптеру, отличающаяся тем, что тестовая система содержит:
a) по меньшей мере одну группу изображений по меньшей мере с двумя изображениями, обладающими отличительными свойствами, информация о которых хранится на жестком диске;
b) по меньшей мере одну замкнутую область и точку, которая движется внутри замкнутой области;
c) процессор, подключенный к элементам тестовой системы, который обеспечивает вывод:
- на правой стороне экрана монитора контрольного изображения в области презентации и изображений на мониторе в области выбора, следующих один за другим в заданном порядке для записи результатов тестирования на контрольное изображение и изображения, на левой стороне экрана монитора изображения замкнутой области и точки по заданной траектории, причем путь, который имеют различные образцы, появляется внутри ограниченных областей, один из представленных путей внутри ограниченной области показывает путь движения точки среди представленных вариантов путем нажатия кнопки, и записывают результат тестирования.
Данное техническое решение, в отличии от упомянутого выше аналога, позволяет определять зрительное восприятие кандидата для выполнения такой специфической работы, как работа авиадиспетчера, оператора РЛС или пилота. Однако это техническое решение также имеет недостатки, присущие и первому аналогу.
Во-первых, обе системы не предусматривают тестирование зрительного восприятия кандидатов в условиях возникновения иллюзий. Это является существенным недостатком, так как для специалистов ряда профессий, в частности, для авиадиспетчеров, операторов РЛС и пилотов, влияние иллюзий на результат их профессиональной деятельности, основанной на зрительных оценках метрических характеристик, весьма критичен.
Во-вторых, эти системы не позволяют проводить тестирование кандидатов монокулярно, что играет существенную роль в оценке зрительного восприятия. Это обусловлено тем, что монокулярное зрение наряду с бинокулярным позволяет выявлять механизмы возникновения зрительных иллюзий, способствующих получению знаний для возможной компенсации проявляющихся искажений в восприятии кандидатов. Но в данных системах отсутствует техника для проведения подобного тестирования.
Раскрытие изобретения
Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании системы для тестирования зрительного восприятия, характеризующейся более высокой эффективностью при определении зрительного восприятия кандидатов, показателем которой может служить надежность полученных результатов тестирования.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности тестирования зрительного восприятия кандидатов за счет расширения функциональных возможностей системы путем добавления технических средств, позволяющих проводить тестирование зрительного восприятия кандидатов в условиях возникновения иллюзий.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в заявленной системе для тестирования зрительного восприятия в условиях возникновения иллюзий, содержащей платформу, клавиатуру для ввода данных, установленную на платформе, жесткий диск для хранения данных, дисплейный адаптер для преобразования получаемой информации в визуальные элементы, монитор, подключенный к дисплейному адаптеру, процессор, подключенный к элементам тестовой системы, согласно изобретению, введены блок формирования тест-объектов зрительных иллюзий, характеризующих иллюзию Поггендорфа, блок тестирования зрительных иллюзий, предназначенный для фиксации качественных и количественных изменений иллюзии у кандидата, блок предварительной обработки данных, блок статистической обработки данных, контроллер, устройство для монокулярного тестирования, при этом контроллер и устройство для монокулярного тестирования установлены на платформе, вход которой соединен с выходом монитора, а выход соединен со входом блока тестирования зрительных иллюзий, выход блока тестирования зрительных иллюзий соединен со входом блока предварительной обработки данных, первый выход которого соединен с первым входом жесткого диска, а второй выход соединен со входом блока статистической обработки данных, выход которого, в свою очередь, соединен со вторым входом жесткого диска, при этом выход жесткого диска соединен с первым входом процессора, второй вход которого соединен с выходом блока формирования тест- объектов зрительных иллюзий, а выход соединен со входом дисплейного адаптера, выход которого, в свою очередь, соединен со входом монитора.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:
На фиг. 1 - структурная схема системы для тестирования зрительного восприятия в условиях возникновения иллюзий.
На фиг. 2 - схема зрительной иллюзии пересечения.
На фиг. 3 - схема вариаций тест-объектов.
На фиг. 4 - график зависимости величины иллюзии от ее метрических параметров.
Осуществление изобретения
Система для тестирования зрительного восприятия в условиях возникновения иллюзий содержит платформу 1, клавиатуру 2 для ввода данных, установленную на платформе 1, жесткий диск 3 для хранения данных, дисплейный адаптер 4 для преобразования получаемой информации в визуальные элементы, монитор 5, подключенный к дисплейному адаптеру 4, процессор 6, подключенный к элементам тестовой системы.
Кроме того, система содержит блок 7 формирования тест-объектов зрительных иллюзий, характеризующих иллюзию Поггендорфа, блок 8 тестирования зрительных иллюзий, предназначенный для фиксации качественных и количественных изменений иллюзии у кандидата, блок 9 предварительной обработки данных, блок 10 статистической обработки данных, контроллер 11, устройство 12 для монокулярного тестирования.
При этом контроллер 11 и устройство 12 для монокулярного тестирования установлены на платформе 1, вход которой соединен с выходом монитора 5, а выход соединен со входом блока 8 тестирования зрительных иллюзий, выход блока 8 тестирования зрительных иллюзий соединен со входом блока 9 предварительной обработки данных, первый выход которого соединен с первым входом жесткого диска 3, а второй выход соединен со входом блока 10 статистической обработки данных, выход которого, в свою очередь, соединен со вторым входом жесткого диска 3. При этом выход жесткого диска 3 соединен с первым входом процессора 6, второй вход которого соединен с выходом блока 7 формирования тест- объектов зрительных иллюзий, а выход соединен со входом дисплейного адаптера 4, выход которого, в свою очередь, соединен со входом монитора 5.
Система работает следующим образом. Вначале на жесткий диск 3 с помощью клавиатуры 2 записывается персональная информация о кандидате. Проводится инструктаж кандидата, ожидающего на платформе 1, о порядке действий для прохождения теста, при этом инструкции также подаются в текстовом виде посредством монитора 5. После полного инструктажа начинается тестирование. Для этого в блоке 7 формируются тест-объекты зрительной иллюзии. В основе формирования тест-объектов выступает фигура, вызывающая зрительную иллюзию пересечения (иллюзию Поггендорфа), проиллюстрированную на фиг. 2. Данная иллюзия возникает в результате пересечения линией некоторой полосы. При зрительном восприятии наклонной линии, частично проходящей за непрозрачным объектом, возникает ошибка, связанная с неадекватной экстраполяцией продолжения линии после прохождения ее за объектом. При «прохождении» линией полосы, ее продолжение смещается в зрительном восприятии на значительную величину.
Кандидату на экране монитора 5 предъявляется фигура, вызывающая иллюзию, но лишь с «входным» отрезком прямой, «выходной» отрезок прямой кандидату предлагается продолжить в процессе тестирования контроллером 11. При каждом предъявлении тест-объекта варьируются метрические параметры, влияющие на величину иллюзии: ширина полосы (5), угол наклона (α) входного отрезка прямой, угол поворота (γ) тест-объекта (фиг. 3). Варьирование параметров тест-объекта производится для оценки метрических характеристик, влияющих на зрительное восприятие кандидатов.
Таким образом, в блоке 7 формируются: а) тест-объекты с различными параметрами S при фиксированном значении α=45° (фиг. 3а); б) тест-объекты с различными параметрами α при фиксированном значении S=30 мм (фиг. 3b); в) тест-объекты с различными параметрами γ при фиксированных значениях S=30 мм и α=22.5°. (фиг. 3с). При этом диапазон значений S варьируется от 10 мм до 60 мм (10 мм, 20 мм, 30 мм, 40 мм, 50 мм, 60 мм), диапазон значений α от 22.5° до 157.5° (22.5°, 30°, 45°, 60°, 90°, 120°, 135°, 150°, 157.5°), а значения γ в диапазоне от 0 до 360° поворота тест-объекта с шагом 22.5°.
После того, как в блоке 7 сформированы тест-объекты иллюзии, кандидаты начинают тест, включающий:
1) предъявление сформированных в блоке 7 тест-объектов, сгенерированных в процессоре 6, который выполняет вывод на экран монитора 5 через дисплейный адаптер 4 изображение тест-объектов;
2) рассмотрение предъявленных тест-объектов кандидатами, при этом рассматриваются тест-объекты как бинокулярно, так и монокулярно через устройство 12. В качестве устройства 12 для монокулярного тестирования используется установка И.И. Шошиной [Шошина И.И. Влияние пола и возраста на зрительное искажение фигуры Поггендорфа (в модификации Джастроу) у правшей и левшей // Дисс. канд. биол. наук. Томск, 2005. С. 51-55];
3) продолжение кандидатами «входного» отрезка прямой контроллером 11, установленным на платформе 1;
4) фиксация качественных и количественных изменений иллюзии, возникающей в результате продолжения кандидатами «входного» отрезка (данные фиксируются в блоке 8 тестирования иллюзий).
Далее система переходит в режим обработки и анализа полученных данных, включающий: предварительную обработку данных о количественных изменениях иллюзии в блоке 9, статистическую обработку и анализ данных в блоке 10 и получение результатов тестирования.
Выходные данные форматируются и записываются в файлах в сжатом виде на жестком диске 3. Предварительная файловая обработка, суть которой в систематизации первичных данных, их верификации и вычислении статистических характеристик, заключается в классификации данных в однородные выборки по тестируемым параметрам. Данные в каждой выборке упорядочиваются, сортируются, структурируются в соответствии с той моделью, которая разрабатывается при составлении плана тестирования.
Общий массив данных разделяется на данные отдельных кандидатов и для каждого кандидата проводится предварительный анализ. Прежде всего, осуществляется поиск заведомо ошибочных данных и замена их, согласно статистическим стандартам, на средние по соседним значениям. После предварительной обработки и сортировки данные форматируются под каждую задачу тестирования. Для этого формируются выборки по таким метрическим параметрам, как: ширина полосы S, угол наклона α «входного» отрезка прямой и поворот γ тест-объекта. По этим выборкам для каждого кандидата вычисляются средние значения и дисперсии допущенных им ошибок.
Далее, формируются результаты распределения усредненных ошибок иллюзии всех кандидатов, прошедших тестирование, со значениями среднеквадратических отклонений по ранжированным значениям каждого из параметров теста.
По полученным результатам тестирования построены графики зависимости иллюзии от величины метрических параметров. На фиг. 4а приведен график зависимости величины иллюзии L от ширины полосы S при фиксированном значении угла наклона α=45°. График свидетельствует о линейной зависимости иллюзии L от значения ширины S полосы.
На фиг. 4b приведен график зависимости величины иллюзии L от угла наклона α входного отрезка прямой при фиксированном значении S=30 мм. График свидетельствует о нелиненйной зависимости иллюзии L от угла наклона α, т.е. с возрастанием остроты угла наклона α входного фрагмента линии относительно полосы величина иллюзии L возрастает непропорционально. Кроме того, график свидетельствует о симметричности проявления иллюзии L относительно вертикальной инверсии входного отрезка прямой. Данные на этом графике апроксимированы полиномом 4-й степени.
На фиг 4с представлена зависимость иллюзии L от угла поворота γ в диапазоне 0 2π при фиксированных значениях S=30 мм и α=22.5°. Приведенные результаты показывают, что иллюзия существует во всем диапазоне, но величина иллюзии L существенно зависит от угла поворота γ. Данная зависимость демонстрирует π/2-периодику, где ярко выражены экстремумы величины иллюзии (4 max и 4 min). Периодика иллюзии наблюдается в пределах значений γ от 0 до 90°, от 90° до 180°, от 180° до 270° и от 270° до 360°, т.е в соответствии с угловыми четвертями координатной плоскости. Точки максимумов фиксируются на границах этих периодов, когда поворот тест-объекта достигает ориентации, при которой полоса принимает горизонтально-вертикальное положение.
Полученные результаты тестирования могут иметь практическое применение, например, для корректировки метрических оценок в работе человека-оператора, где точность визуальных оценок сопряжена с высокими рисками. При этом приведенная совокупность признаков системы позволяет проводить как тестирование зрительного восприятие в условиях возникновения иллюзий, так и исследование различных факторов, влияющих на величину возникающих у кандидата иллюзий.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в повышении эффективности тестирования зрительного восприятия кандидатов за счет расширения функциональных возможностей системы путем добавления технических средств, позволяющих проводить тестирование зрительного восприятия кандидатов в условиях возникновения иллюзий.