ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐỖ TƯỜNG PHỦ NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ THEO DÕI MẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẢN XẠ TRONG HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN SỚM CHỨNG TỰ KỶ Ở TRẺ EM Chuyên ngành: Vật lý Kỹ thuật Mã số : 8520401 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2021 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA–ĐHQG–HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Huỳnh Quang Linh Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Trung Hậu………………… Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Thế Thường…………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 30 tháng 10 năm 2021 (trực tuyến) Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Ủy viên: PGS.TS Huỳnh Quang Linh Chủ tịch: TS Lý Anh Tú Phản biện 1: TS Nguyễn Trung Hậu Phản biện 2: TS Nguyễn Thế Thường Thư ký: TS Lưu Gia Thiện Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐỖ TƯỜNG PHỦ MSHV: 1970497 Ngày, tháng, năm sinh : 28/5/1997 Nơi sinh:Bình Dương Chuyên ngành: Vật lý Kỹ thuật Mã số: 8520401 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thiết bị theo dõi mắt phương pháp phản xạ hỗ trợ chẩn đoán sớm chứng tự kỷ trẻ em II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát sở khoa học ứng dụng thiết bị theo dõi mắt nghiên cứu chứng Tự kỷ giai đoạn sớm Xây dựng mơ hình tốn thiết bị theo dõi mắt từ xa hiệu chỉnh ngầm bối cảnh tương tác thực, phù hợp với đối tượng trẻ tháng tuổi Thực nghiệm mơ hình tốn đề xuất Vì trẻ tháng tuổi đối tượng dễ tổn thương dựa giả thuyết trẻ tự kỷ có cấu trúc mắt bình thường, liệu thu thập người lớn bình thường: • Đối với thuật tốn xác định vị trí tâm đồng tử-điểm phản xạ giác mạc bối cảnh tương tác thực, liệu thu thập từ hệ thống tự chế tạo • Đối với thuật tốn ước lượng vị trí điểm nhìn hiệu chỉnh ngầm, liệu thực nghiệm từ nghiên cứu áp dụng III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/02/2021 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Huỳnh Quang Linh Tp HCM, ngày tháng năm 2021 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG ii LỜI CẢM ƠN Học viên xin cảm ơn Thầy-PGS TS Huỳnh Quang Linh hết lòng động viên, nhắc nhở, hướng dẫn góp ý sâu sắc để đề tài hồn thành mục tiêu đề Ví dụ Thầy ứng dụng Lý thuyết Tâm trí (Theory of Mind) nhãn khoa khơi dậy quan tâm Học viên ý thị giác (visual attention) Ngoài việc truyền đạt kiến thức chuyên mơn, Thầy cịn hướng dẫn Học viên kỹ mềm Học viên xin cảm ơn Thầy-PGS TS Trần Minh Thái động viên hết lòng truyền đạt kiến thức cấu trúc an toàn mắt Học viên xin cảm ơn Thầy-ThS Lê Cao Đăng hết lòng động viên, hỗ trợ thiết bị theo dõi mắt VT3 Mini truyền đạt kiến thức phương pháp Mirror Box Học viên xin cảm ơn Thầy-ThS Mai Hữu Xuân hết lòng động viên nhắc nhở suốt trình thực Luận văn Học viên xin cảm ơn Thầy-TS Đậu Sỹ Hiếu hết lòng truyền đạt kiến thức hệ thống quang học, đặc biệt ví dụ Thầy ứng dụng gương chụp lúc bề mặt sản phẩm Học viên xin cảm ơn Thầy-TS Đinh Sơn Thạch hết lòng truyền đạt kiến thức hệ thống quang học, đặc biệt ví dụ Thầy mơ hình hóa mạch đo màu mà phần tử biểu diễn ma trận Học viên xin cảm ơn ThS Huỳnh Lê Phước Sơn ThS Trần Trung Tín hết lòng truyền đạt kiến thức suốt trình thực Luận văn, hướng dẫn học viên thiết kế chế tạo hệ thống theo dõi mắt IMR hết lòng động viên, đặc biệt lúc khó khăn Đồng thời, học viên xin cảm ơn ThS Trần Trung Tín tạo hội cho Học viên trao đổi với chuyên gia lĩnh vực tự kỷ Học viên xin cảm ơn ThS Nguyễn Ngọc Hải hết lòng động viên truyền đạt kiến thức tảng xử lý tín hiệu số Học viên xin cảm ơn Chuyên gia Tâm lý Lê Khanh Hứu Minh Châu-Phó Hiệu trưởng trường Mầm non Hoa Hồng Đỏ hết lòng truyền đạt kiến thức chứng tự kỷ Học viên xin cảm ơn TS Wolfgang Fuhl-giảng viên trường Đại học Tübingen cung cấp biên dịch thuật toán BORE phù hợp với Visual Studio 2017 Học viên xin cảm ơn Hội đồng Nghĩa vụ quân phường Tân An, Thủ Dầu Một, Bình Dương cho Học viên hội để hoàn thành Luận văn iii TĨM TẮT Luận văn trình bày mơ hình toán học hệ thống gương-thiết bị theo dõi mắt từ xa mang tên MES nhằm khắc phục vấn đề an toàn mắt, bối cảnh tương tác thực, yêu cầu hiệu chỉnh nghiên cứu ứng dụng thiết bị theo dõi mắt khảo sát chứng Tự kỷ giai đoạn sớm Dựa tính chất gương phẳng, đặc trưng thị lực thấp hạn chế chuyển động trẻ tháng tuổi, đặc trưng trường nhìn lớn thiết bị theo dõi mắt từ xa, gương phẳng kết hợp với hai camera nhằm loại bỏ việc sử dụng camera phụ xác định vị trí nguồn sáng mơ hình hóa đối tượng tương tác Với giả thuyết trẻ khiếm khuyết ý nhìn có cấu trúc mắt bình thường, điều kiện nhìn hai mắt, giả thuyết sai số ước lượng điểm nhìn hiệu chỉnh ngầm phương pháp D Model M Eizenman giảm hàm bên tốn bình phương cực tiểu khơng tuyến tính hóa, thuật tốn DBN đề xuất, dựa điều kiện cực trị địa phương phương pháp giải hệ phương trình phi tuyến Newton-Raphson Thuật toán DBN, LBN (được hiệu chỉnh từ phương pháp D Model M Eizenman nhằm phù hợp với liệu), Nagamatsu (phương pháp T Nagamatsu cộng sự) Ls (hàm lsqnonlin MATLAB®) áp dụng từ liệu so sánh với kết A D Barsingerhorn cộng Kết xử lý số liệu cho thấy, thuật toán DBN LBN cho kết tương đương không hiệu thuật tốn Nagamatsu Bài tốn bình phương cực tiểu có điều kiện (Ls) cho kết tốt với sai số ước lượng góc nhìn nhỏ 0,96o cho sai số giảm tăng số lượng liệu, tốn bình phương cực tiểu khơng điều kiện (DBN LBN) không cho thấy tượng Một thuật toán ước lượng tâm đồng tử-điểm phản xạ giác mạc bối cảnh tương tác thực, dựa kết hợp ưu điểm hai thuật toán BORE PDIF, đề xuất thực nghiệm thiết bị theo dõi mắt giá thành thấp tự chế tạo IMR Kết thực nghiệm so sánh thiết bị IMR với thiết bị thương mại VT3 Mini điều kiện không lý tưởng, cho độ chụm gần (0,57o so với 0,54o), IMR có độ xác tốt (1,04o so với 1,34o) Tỷ lệ số liệu thô/lý tưởng 98,63% số liệu lọc/thô 88,92% iv ABSTRACT The thesis represents the mathematical model of the mirror-remote-eye-tracker- system MES that tackles issues of eye tracking studies observing autism in infancy regarding eye safety, interactions with live partners, and the requirement of hiệu chỉnh procedure Based on plane mirror properties, limitations on motion and vision of infants under months of age, and remote eye trackers with large field of view, a mirror is integrated with a stereo camera to estimate light source’s positions and model interactive partner’s surfaces without auxiliary cameras Assuming that infants with visual imparments have normal eye constructions; gaze estimation errors of D Model and M Eizenman’s method could be reduced on which nonlinear gaze function is not linearized; and two gaze points, estimated from both eyes, are converged on interactive partner’s surfaces, DBN algorithm is proposed based on local extrema condition and Newton-Raphson method for the system of nonlinear equations The algorithm of DBN, LBN (adjusted from Model and M Eizenman’s method to satisfy the data condition), Nagamatsu (T Nagamatsu et al.) and Ls (lsqnonlin function from MATLAB®) are implemented to the data and compared to estimated gaze points in the study of A D Barsingerhorn et al Results show that the DBN and LBN algorithm have the same results, and both of them are inefficient than Nagamatsu algorithm regarding speed and estimation errors Nonlinear least square with condition (Ls) has smallest estimation errors (the smallest value is 0.96o), and these errors could be reduced by increasing the number of data whereas nonlinear least square without condition (DBN LBN) does not exhibit this phenomenon A pupil algorithm in real world conditions is proposed by combining advantages of BORE and PDIF algorithm and are examined on the proposed-inexpensive eye tracker IMR Whereas the độ chụm of the IMR is nearly equal to that of the commercial device VT3 Mini (0.57o and 0.54o), the overall độ xác of the proposed eye tracker is better than that of the commercial device (1.04o and 1.34o) The ratio of the number of raw/idea data and filtered/raw data are 98.63% and 88.92% v LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan kết trình bày luận văn thân học viên thực hướng dẫn PGS.TS Huỳnh Quang Linh Các số liệu kết thực nghiệm trung thực, ý tưởng nghiên cứu từ cơng trình khác trích dẫn rõ ràng Bình Dương, ngày 30 tháng 10 năm 2021 Học viên thực ĐỖ TƯỜNG PHỦ vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv LỜI CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH ẢNH x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Chứng Tự kỷ 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Đặc điểm 1.1.3 Quy trình chẩn đốn sớm chứng tự kỷ Việt Nam 1.1.4 Nghiên cứu ứng dụng thiết bị theo dõi mắt khảo sát chứng tự kỷ giai đoạn sớm 1.2 Phương pháp ước lượng điểm nhìn 15 1.2.1 Phương pháp Hồi quy 17 1.2.2 Phương pháp Tỷ số chéo 19 1.2.3 Phương pháp Mơ hình hóa chiều 20 1.3 Phương pháp ước lượng tâm đồng tử 23 1.4 Hiệu ứng sinh học có hại ánh sáng hồng ngoại lên mắt 27 1.4.1 Hiệu ứng đục nhân mắt 27 1.4.2 Hiệu ứng tổn thương nhiệt võng mạc 27 vii CHƯƠNG MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA HỆ THỐNG THEO DÕI MẮT TRONG BỐI CẢNH TƯƠNG TÁC THỰC 28 2.1 Mô tả chung hệ thống MES đề xuất 28 2.2 Mơ hình tốn hệ thống MES 31 2.2.1 Mơ hình toán camera 31 2.2.2 Mơ hình tốn đối tượng tương tác 33 2.2.3 Mơ hình tốn mắt 35 2.2.4 Mơ hình tốn hệ thống MES 36 2.3 Thuật tốn ước lượng điểm nhìn hệ thống MES 38 2.3.1 Ước lượng tâm mặt cong giác mạc 38 2.3.2 Ước lượng tâm đồng tử 40 2.3.3 Xây dựng trục nhìn 41 2.3.4 Ước lượng điểm nhìn 48 CHƯƠNG THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG TÂM ĐỒNG TỬ-ĐIỂM PHẢN XẠ GIÁC MẠC TRONG BỐI CẢNH TƯƠNG TÁC THỰC 49 3.1 Thuật toán ước lượng tâm đồng tử-điểm phản xạ giác mạc đề xuất 49 3.2 Hệ thống theo dõi mắt tự chế tạo IMR 52 3.2.1 Thiết bị IMR 53 3.2.2 Hệ thống tựa cằm 55 3.2.3 Phương pháp ước lượng điểm nhìn 56 3.2.4 Phần mềm 57 3.3 Phương pháp đánh giá 58 3.3.1 Độ xác-độ chụm 60 3.3.2 Sự ước lượng thành công 60 viii CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 61 4.1 Áp dụng thuật tốn DBN ước lượng điểm nhìn từ liệu thực nghiệm 61 4.1.1 Vị trí tâm mặt cong giác mạc 62 4.1.2 Vị trí tâm đồng tử 65 4.1.3 Vị trí trục nhìn 69 4.1.4 Vị trí điểm nhìn 74 4.2 Áp dụng thuật toán ước lượng tâm đồng tử-ảnh phản xạ giác mạc vào hệ thống IMR 80 4.2.1 Độ xác độ chụm 80 4.2.2 Sự ước lượng thành công 82 CHƯƠNG KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85 5.1 Kết luận 85 5.2 Hướng phát triển 86 DANH MỤC CÔNG BỐ BÀI BÁO KHOA HỌC 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC 93 A Hình ảnh bổ sung mục 1.2 1.3 93 B Phép biến đổi hệ tọa độ 94 C Hình ảnh bổ sung mục 4.1 95 D Hình ảnh bổ sung mục 4.2 97 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 99 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các thông số mắt, camera nguồn sáng hình 2.2 30 Bảng 3.1 Chức phần mềm thư viện lập trình 57 Bảng 4.1 Trung vị độ lệch tuyệt đối tọa độ ước lượng tọa độ tham chiếu 63 Bảng 4.2 Giá trị trung vị độ lệch tuyệt đối tọa độ ước lượng tham chiếu 65 Bảng 4.3 Góc lệch trục quang học trục nhìn ước lượng thuật toán Ls DBN 73 Bảng 4.4 Giá trị thống kê sai số góc nhìn ước lượng thuật tốn Ls, DBN Nagamatsu với góc nhìn tham chiếu 75 Bảng 4.5 Giá trị độ xác độ chụm thiết bị tương ứng đối tượng 80 Bảng 4.6 Giá trị độ xác độ chụm tốt nhất, trung bình xấu thiết bị IMR VT3 Mini 80 Bảng 4.7 Tỷ lệ số lượng mẫu thô số mẫu lý tưởng RIR tỷ lệ số mẫu khử nhiễu số mẫu thô (FRR) hai thiết bị, thu thập từ 11 đối tượng 83 x DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Quy trình chẩn đốn sớm chứng Tự kỷ theo định số 2254/QĐ-BYT Hình 1.2 Đồ thị scanpath (a) hướng (b) hai (c d) saccade trẻ từ sơ sinh đến tháng tuổi [9] Hình 1.3 Cách cài đặt kết thực nghiệm nghiên cứu [16] Hình 1.4 Kết thực nghiệm nghiên cứu [13] Điểm nhìn trẻ Tự kỷ (a), điểm nhìn trẻ bình thường (b), phân vùng đối tượng tương tác (c) Hình 1.5 Hệ thống theo dõi mắt nghiên cứu [13] 11 Hình 1.6 Ảnh gương mặt người nhìn hệ thống thị giác trẻ sơ sinh khoảng cách 0.5 m (a) m (b) [42] 12 Hình 1.7 Hệ thống theo dõi mắt nghiên cứu [2] 13 Hình 1.8 Định nghĩa góc nhìn A 13 Hình 1.9 Dữ liệu hiệu chỉnh thiết bị ISCAN trẻ từ đến tháng tuổi [13] 14 Hình 1.10 Hai điểm phản xạ giác mạc tạo từ hai nguồn sáng khác 15 Hình 1.11 Ví dụ kết q trình hiệu chuẩn camera 16 Hình 1.12 Điểm nhìn ước lượng hàm bậc điểm điều chỉnh [27] 18 Hình 1.13 Phương pháp tỷ số đường chéo tứ giác phối cảnh khơng đổi Trong đó, A, B, C, D ảnh phản xạ giác mạc bậc I tương ứng với vị trí nguồn sáng hình A’, B’, C,’ D’ P tâm đồng tử ảnh tương ứng với điểm nhìn P’ [24] 19 Hình 1.14 Mơ hình thiết bị theo dõi mắt đề xuất E D Guestrin M Eizenman [30] 20 Hình 1.15 Hệ tọa độ mắt hình đề xuất D Model M Eizenman [4] 22 Hình 1.16 Phương pháp hiệu tuyệt đối ảnh đồng tử tối sáng Ảnh đồng tử tối I1 (1); ảnh đồng tử sáng I2 (2); hiệu tuyệt đối hai ảnh I1 I2 (3); ảnh nhị phân với ngưỡng 50% (4) 24 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642974 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642974 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642975 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642975 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642976 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642977 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642977 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642978 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642979 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642979 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642980 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642981 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642982 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642982 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642983 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642984 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642985 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642985 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642986 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642986 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642986 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642987 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642987 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642988 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642988 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642989 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642989 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642989 xi Hình 1.17 Trực quan hóa vị trí tham số công thức (2.5) (2.6) (a) lưu đồ thuật toán BORE (b) [5] 25 Hình 1.18 Quan hệ tỷ lệ phát sai số khoảng cách thuật toán BORE thuật toán khác [5] 26 Hình 2.1 Mơ hình phối cảnh hệ thống MES 28 Hình 2.2 Mơ hình hóa hệ thống MES 30 Hình 2.3 Mơ hình camera lỗ kim với cảm biến ảnh thật ảo 31 Hình 2.4 Mơ hình tốn đối tượng tương tác 34 Hình 2.5 Mơ hình trục quang học trục nhìn hệ tọa độ mắt 35 Hình 2.6 Mơ hình tốn hệ thống MES 36 Hình 3.1 Thuật tốn ước lượng tâm đồng tử điểm phản xạ giác mạc Các mũi tên màu đỏ, xanh đen trình tự cách tiếp cận thứ nhất, thứ hai trình tự chung 51 Hình 3.2 Hệ thống IMR thiết bị VT3 Mini 52 Hình 3.3 Thiết bị IMR 53 Hình 3.4 Giao diện cửa sổ thu nhận ảnh 57 Hình 4.1 Hệ thống thực nghiệm nghiên cứu [1] 61 Hình 4.2 Tọa độ điểm c1 theo thời gian toàn liệu 63 Hình 4.3 Điểm c1 ước lượng thuật tốn Int_LS, Triang Ov_Eq 64 Hình 4.4 Điểm c2 ước lượng thuật toán Int_LS, Triang Ov_Eq 64 Hình 4.5 Điểm p1 ước lượng thuật toán Int_LS, Triang Corr 66 Hình 4.6 Điểm p2 ước lượng thuật toán Int_LS, Triang Corr 66 Hình 4.7 Điểm p1 sau trình kiểm tra hiệu lực lọc nhiễu 68 Hình 4.8 Điểm p1 sau trình kiểm tra hiệu lực lọc nhiễu 8,8795 giây đầu 68 Hình 4.9 Giá trị α1 ước lượng thuật toán LBN, DBN Ls 69 Hình 4.10 Giá trị β1 ước lượng thuật toán LBN, DBN Ls 69 Hình 4.11 Giá trị α2 ước lượng thuật toán LBN, DBN Ls 70 Hình 4.12 Giá trị β2 ước lượng thuật toán LBN, DBN Ls 70 Hình 4.13 Giá trị α1 β1 ước lượng thuật toán DBN Ls 71 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642990 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642990 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642991 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642991 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642992 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642993 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642994 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642995 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642996 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642997 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642998 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642998 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642998 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86642999 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643000 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643001 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643002 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643003 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643004 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643005 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643006 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643007 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643008 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643009 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643009 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643010 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643011 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643012 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643013 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643014 xii Hình 4.14 Giá trị α2 β2 ước lượng thuật toán DBN Ls 71 Hình 4.15 Điểm nhìn mắt trái ước lượng thuật toán DBN 77 Hình 4.16 Điểm nhìn mắt phải ước lượng thuật tốn DBN 77 Hình 4.17 Vị trí điểm nhìn ước lượng thuật tốn DBN Nagamatsu hệ tọa độ hình 78 Hình 4.18 Độ lệch tuyệt đối điểm nhìn ước lượng thuật tốn DBN, Ls Nagamatsu với điểm nhìn tham chiếu, khoảng cách đối tượng đo hình 78 Hình 4.19 Điểm nhìn thuật tốn DBN chuyển sang góc nhìn 79 Hình 4.20 điểm nhìn có sai số ước lượng lớn nhỏ thuật toán Ls mẫu 10000 liệu 79 Hình 4.21 Độ lệch theo chiều ngang điểm nhìn điểm kích thích theo thời gian 11 mẫu liệu Màu đỏ xanh thể độ lệch thiết bị IMR VT3 Mini pixel có giá trị 0.294 mm 84 Hình A.1 Mẫu hình hiệu chuẩn camera hai mặt hai camera có trường nhìn khác 93 Hình A.2 Thiết bị tạo ảnh đồng tử tối sáng hình 1.16 93 Hình C.1 Tọa độ điểm c2 theo thời gian toàn liệu 95 Hình C.2 Tọa độ điểm p1 theo thời gian toàn liệu 95 Hình D Độ lệch theo chiều dọc điểm nhìn điểm kích thích theo thời gian 11 mẫu liệu Màu đỏ xanh thể độ lệch thiết bị IMR VT3 Mini pixel có giá trị 0.294 mm 97 Hình D 11 mẫu liệu điểm nhìn ước lượng hai thiết bị theo dõi mắt Những dấu (+) thể điểm kích thích, chấm đỏ xanh điểm nhìn khử nhiễu thiết bị IMR VT3 Mini pixel có giá trị 0.294 mm 98 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643015 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643016 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643017 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643018 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643018 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643019 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643019 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643019 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643020 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643021 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643021 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643022 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643022 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643022 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643129 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643129 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643130 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643139 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643140 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643148 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643148 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643148 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643149 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643149 file:///C:/Users/dotuo/Downloads/LVThS_12_2021_ĐỗTườngPhủ_1_11_21.docx%23_Toc86643149 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự tránh ánh mắt người khác đặc trưng người tự kỷ, bất thường ý kích thích thị giác mang tính xã hội chứng minh dấu sớm chứng tự kỷ Nhiều nghiên cứu ủng hộ Tự kỷ rối loạn sai lệch giao tiếp xã hội giai đoạn sớm, thời điểm hình thành khuyết tật trước hay sau giai đoạn chuyển tiếp ý nhìn, điều khiển chủ yếu vùng vỏ sang vùng vỏ (trong khoảng tháng 2,3 sau sinh), vấn đề tranh luận Với công nghệ theo dõi mắt từ xa tại, nghiên cứu chứng tự kỷ giai đoạn sớm sử dụng hình để hiển thị tương tác xã hội, dựa đặc trưng trẻ có thiên hướng nhìn vào hình mẫu có dạng khn mặt từ sớm (sau khoảng vài chục phút tuổi) mà nhiều nghiên cứu kiểm chứng Tuy nhiên, nghiên cứu trên, giới hạn bối cảnh tương tác thực, yếu tố ánh sáng sáng xanh tần số quét hình cần loại bỏ, đặc biệt nghiên cứu bổ dọc Mặt khác, hiệu chỉnh, q trình đối tượng đo nhìn vào điểm xác định hiển thị hình khoảng thời gian, yêu cầu thiết bị thương mại Tuy nghiên cứu trên, điểm hiệu chỉnh thiết kế dựa đặc trưng ý nhìn giai đoạn sớm trẻ, việc áp dụng đặc trưng trẻ bình thường lên trẻ khiếm khuyết ý nhìn làm bỏ qua khám phá quan trọng Một nghiên cứu chứng tự kỷ trẻ từ đến 24 tháng tuổi cho thấy trẻ (sau chẩn đốn) tự kỷ tháng tuổi có sai số hiệu chỉnh lớn nhiều so với trẻ bình thường độ tuổi trẻ nhóm tuổi khác Thiết bị theo dõi mắt công cụ đánh giá ý nhìn cách chi tiết khách quan so với phương pháp mặt đối mặt, phương pháp có ưu điểm riêng, đặc biệt mặt bối cảnh tương tác thực Do đó, Luận văn này, thiết bị theo dõi mắt từ xa hiệu chỉnh ngầm bối cảnh tương tác thực đề xuất Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu chung Thiết kế hệ thống ước lượng điểm nhìn có hiệu chỉnh ngầm, mà nhân viên y tế tương tác trực tiếp với trẻ Hệ thống khắc phục vấn đề an toàn mắt, bối cảnh tương tác yêu cầu hiệu chỉnh nghiên cứu ứng dụng thiết bị theo dõi mắt khảo sát chứng tự kỷ giai đoạn sớm Mục tiêu cụ thể • Khảo sát sở khoa học ứng dụng thiết bị theo dõi mắt nghiên cứu chứng Tự kỷ giai đoạn sớm • Xây dựng mơ hình tốn thiết bị theo dõi mắt từ xa có hiệu chỉnh ngầm bối cảnh tương tác thực, phù hợp với đối tượng trẻ tháng tuổi • Thực nghiệm mơ hình tốn đề xuất Thiết bị theo dõi mắt thực nghiệm có độ xác khoảng 1o tần số hoạt động 30 khung hình/giây Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài thiết bị theo dõi mắt hỗ trợ chẩn đoán sớm chứng tự kỷ trẻ tháng tuổi Phạm vi nghiên cứu: Vì trẻ tháng tuổi đối tượng dễ bị tổn thương nên đối tượng đo trình thực nghiệm tình nguyện viên độ tuổi trưởng thành Quá trình ước lượng điểm nhìn chia làm hai thuật tốn, tương ứng với hai giai đoạn: thu thập liệu đặc trưng mắt (tâm đồng tử điểm phản xạ giác mạc) ước lượng điểm nhìn từ liệu Đối với thuật tốn xác định vị trí tâm đồng tử-điểm phản xạ giác mạc bối cảnh tương tác thực, liệu thực nghiệm thu nhận từ hệ thống theo dõi mắt tự chế tạo IMR Đối với thuật tốn ước lượng vị trí điểm nhìn, liệu thực nghiệm từ nghiên cứu [1] áp dụng Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Dựa giả thuyết trẻ khiếm khuyết ý nhìn có cấu trúc mắt bình thường, hệ thống gương-thiết bị theo dõi mắt hiệu chỉnh ngầm MES đề xuất Kết hợp ưu điểm gương phẳng hai nghiên cứu [1] [2], đặc trưng thị lực thấp chuyển động thể hạn chế trẻ sơ sinh trẻ nhỏ, với đặc điểm trường nhìn lớn thiết bị theo dõi mắt từ xa (mục 1.1.4), gương phẳng đề xuất kết hợp hai camera Với cách bố trí vấn đề sử dụng camera phụ [3] khắc phục toàn hệ thống mơ hình hóa hai camera Đồng thời, nhân viên y tế tương tác đánh giá trực tiếp trẻ vị trí nhìn trẻ ước lượng cách chi tiết khách quan hệ thống MES Với giả thuyết sai số ước lượng góc lệch trục quang học trục nhìn nghiên cứu [4] giảm hàm bên tốn bình phương cực tiểu khơng tuyến tính hóa, thuật tốn DBN đề xuất, dựa điều kiện cực trị địa phương phương pháp giải hệ phương trình phi tuyến Newton-Raphson Thuật toán với thuật toán LBN (được hiệu chỉnh từ phương pháp [4] nhằm phù hợp với liệu thực nghiệm) dùng để kiểm tra ước lượng góc lệch hằng, thơng qua hiệu chỉnh ngầm, cách giải tốn bình phương cực tiểu có điều kiện (hàm lsqnonlin MATLAB®) khơng điều kiện (DBN LBN) Một thuật toán ước lượng tâm đồng tử-điểm phản xạ giác mạc bối cảnh tương tác thực đề xuất, dựa kết hợp ưu điểm thuật toán BORE ( [5]) PDIF ( [6]) Thuật toán áp dụng vào hệ thống theo dõi dõi mắt giá thành thấp IMR môi trường không lý tưởng: đối tượng đo ngồi bên cạnh cửa sổ điều kiện chiếu sáng thay đổi mà điều khiển thiết bị theo dõi mắt thương mại VT3 Mini CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Chứng Tự kỷ 1.1.1 Định nghĩa Rối loạn phổ tự kỷ (autism spectrum disorder hay ASD) rối loạn phát triển thần kinh đặc trưng khó khăn giao tiếp tương tác xã hội bị hạn chế lặp lại kiểu mẫu hành vi, sở thích hoạt động (APA, 2018) Trong nghiên cứu gần [7], rối loạn phổ tự kỷ đề xuất định nghĩa lại thông qua phân biệt nguy di truyền (genetic risk) trẻ sơ sinh, rối loạn khởi phát (emerge) lúc trẻ 2-3 tuổi Thuật ngữ “Autism” để nguy di truyền “ASD” để khuyết tật (disability) với tiêu chí sau: • ASD khuyết tật phát triển thần kinh thông thường, khởi phát vào khoảng tuổi ASD thường khơng có nguồn gốc di truyền, dẫn đến gián đoạn lên chế q trình xã hội hóa ASD dấu biểu không đồng (heterogeneous) giao tiếp, xã hội, cảm giác khuyết tật hay cứng nhắc mặt hành vi, mà liên đới với suy giảm ngơn ngữ trí tuệ • Autism nguy bẩm sinh có tính di truyền phức tạp, mà đại diện cho tính cách phân bố bình thường tập hợp tính cách vùng chức giao tiếp xã hội Autism khiến trẻ có nguy mắc ASD tác động gián đoạn sớm, thường xuyên tích lũy tương tác xã hội qua lại, gây tương tác tập trung trẻ với người khác, khơng có khả thích ứng với nhu cầu môi trường xã hội xung quanh • Trong năm đầu đời, chứng Autism dẫn đến ASD dựa đo lường sai lệch với mốc xã hội giao tiếp, đặc biệt suy giảm tương tác nhìn giọng nói người khác • Trong năm thứ hai, chứng Autism dẫn đến ASD dựa khảo sát dấu hiệu ASD áp dụng 1.1.2 Đặc điểm Trong nghiên cứu đặc điểm di truyền trẻ tự kỷ Việt Nam GS Nguyễn Thanh Liêm cho thấy tỷ lệ bé trai mắc chứng tự kỷ cao 4,9 lần so với bé gái, giới tỷ lệ [8] Tự kỷ có tính di truyền, trẻ có nguy cao mắc chứng tự kỷ có anh chị người tự kỷ Mặc dù nhiều gen có liên quan đến tự kỷ, gen đóng góp phần tổng số trường hợp [7] [9] Trẻ tự kỷ có hành vi đặc trưng tránh giao tiếp mắt, thích chơi vật quay trịn, thực hành vi rập khuôn lặp lại, … Hiện chưa có phương pháp cận lâm sàng (điện não đồ, xét nghiệm máu) giúp chẩn đoán tự kỷ Việc xác định trẻ có tự kỷ hay khơng dựa chẩn đốn chun gia Ngơn Ngữ Trị Liệu, chuyên gia Tâm Thần Nhi Tâm lý, thông qua phương pháp theo dõi hành vi MCHAT, DSM-5, IDC-10, [10] Tuy nhiên, trẻ tự kỷ thường không chẩn đốn trẻ tuổi trước tuổi trẻ tự kỷ nặng [10] [11] Dựa vào tính di truyền, nghiên cứu chứng tự kỷ giai đoạn sớm thường khảo sát nhóm trẻ có nguy cao (trẻ có anh chị mắc chứng tự kỷ) trẻ có nguy thấp Cần nhấn mạnh tự kỷ bệnh, thiếu khả giao tiếp xã hội (bằng khái quát hóa điều cụ thể) thiếu khả đúc kết kinh nghiệm (bằng liên kết kích thích) trẻ tự kỷ giai đoạn sớm điều chỉnh phương pháp can thiệp hành vi [7] [12] Nhiều nghiên cứu chứng minh phát kịp thời vào giai đoạn khởi phát điều kiện tiên để can thiệp sớm [7] [12] 1.1.3 Quy trình chẩn đoán sớm chứng tự kỷ Việt Nam Vào ngày 07 tháng 05 năm 2021, Bộ Y Tế ban hành định số 2254/QĐ-BYT “Bộ công cụ Phát sớm rối loạn phố tự kỷ trẻ em” nhằm mục đích “phát sớm rối loạn phát triển khuyết tật (thể chất tâm thần) trẻ” “phát dấu hiệu cảnh báo sớm rối loạn phổ tự kỷ trẻ em” Văn xây dựng quy trình theo bước cho trẻ từ đến 72 tháng tuổi phù hợp với đối tượng thực (Hình 1.1), dựa câu hỏi sàng lọc chẩn đoán tự kỷ: ASQ (Ages & Stages Questionnaires) - câu hỏi theo tuổi giai đoạn: biên soạn nhóm tác giả thuộc chuyên ngành Phục hồi Chức Nhi phù hợp với điều kiện Việt Nam, dựa câu hỏi ASQ-3 tác giả J Squires D Bricker thuộc trường đại học Oregon Bộ câu hỏi nhằm nhận biết trẻ có phát triển lứa tuổi không Phiên Tiếng Việt câu hỏi ASQ-3, Trung tâm Sáng kiến Sức khoẻ Dân số (CCIHP) chuyển thể, xem trực tuyến trang web https://a365.vn/ với cho phép tác giả hỗ trợ tài Grand Challenges Canada MCHAT-R/F (Modified Checklist for Autism in Toddlers, Revised/Follow up) -Bảng kiểm sàng lọc rối loạn phổ tự kỷ trẻ nhỏ có sửa đổi – có hiệu chỉnh/ Theo dõi tiếp: biên soạn tác giả Diana L Robins, Deborah Fein, Marianne Barton Bộ câu hỏi giúp cán y tế chuyên môn sàng lọc nguy tự kỷ cho trẻ từ 16 đến 30 tháng tuổi STAT (Screening Tool for Autism in Toddlers and Young children) - Công cụ sàng lọc tự kỷ trẻ em: biên soạn tác giả Wendy L Stone cộng Bộ câu hỏi giúp cán y tế chuyên môn sàng lọc nguy Tự kỷ cho trẻ từ đến tuổi DSM-IV DSM (Diagnostics Statistical Manual of Mental Disorders) - Sổ tay thống kê chẩn đoán rối loạn tâm thần, xuất lần thứ (thứ 5): sử dụng cán y tế chun mơn để chẩn đốn chứng Tự kỷ Các cán y tế gồm bác sĩ Phục hồi chức năng, bác sĩ Tâm thần Nhi bác sĩ có chứng đào tạo chẩn đoán can thiệp trẻ có rối loạn phổ tự kỷ Mặc dù quy trình xây dựng cho trẻ từ tháng tuổi, công cụ sử dụng MCHAT-R/F STAT thiết kế cho trẻ tuổi Trong bước 3, công cụ DSM-IV DSM-5 sử dụng để chẩn đoán rối loạn phổ tự kỷ Trong DSM-5, hành vi giao tiếp mắt thuộc “khiếm khuyết kéo dài giao tiếp xã hội tương tác xã hội nhiều tình huống”, DSM-IV, hành vi thuộc “khiếm khuyết chất lượng quan hệ xã hội” Hình 1.1 Quy trình chẩn đoán sớm chứng Tự kỷ theo định số 2254/QĐ-BYT 1.1.4 Nghiên cứu ứng dụng thiết bị theo dõi mắt khảo sát chứng tự kỷ giai đoạn sớm a Cơ sở nghiên cứu Đối tượng đo thiết bị theo dõi mắt vị trí điểm nhìn Trong q trình quan sát, thông qua vận động đầu-nhãn cầu kết hợp với điều tiết thể thủy tinh, ảnh môi trường xung quanh hiển thị rõ nét hồng điểm, giai đoạn gọi nhìn cố định (visual fixation, Hình 1.2.a) Giữa giai đoạn nhìn cố định, nhãn cầu thực chuyển động nhanh (saccade, [13] ngưỡng saccade 30o/s) không tự ý (được điều khiển vùng vỏ) đến điểm nhìn cố định (Hình 1.2.a) Chồng lấp điểm nhìn theo thời gian, ta đồ thị gọi scanpath Hình 1.2 trình bày ba loại saccade (b, c d) trẻ từ sơ sinh đến tháng tuổi hai điểm kích thích (target) hiển thị đồng thời khoảng thời gian ngắn (trước trẻ tạo saccade): saccade loại b chủ yếu trẻ sơ sinh; saccade loại c chủ yếu trẻ tháng tuổi; saccade loại d chủ yếu trẻ tháng tuổi [9] Điểm nhìn Chuyển động mắt nhanh (saccade) Nhìn cố định (fixation) a b c d Hình 1.2 Đồ thị scanpath (a) hướng (b) hai (c d) saccade trẻ từ sơ sinh đến tháng tuổi [9] Nhiều nghiên cứu kiểm chứng trẻ sơ sinh tuổi có thiên hướng nhìn vào khn mặt hình mẫu có dạng khuôn mặt [11] [14] Trong nghiên cứu [15], trẻ khoảng 10 phút tuổi có thiên hướng nhìn vào hình mẫu có dạng khn mặt hình mẫu có thành phần (mắt, mũi, miệng) bị hốn đổi vị trí, trẻ khoảng 30 phút tuổi cho thiên hướng tương tự tình phức tạp hơn: trẻ phải di chuyển kết hợp mắt đầu để theo dõi hình mẫu (Hình 1.3) di chuyển [16] Trong nghiên cứu Giorgio cộng sự, với hỗ trợ camera có độ phân giải cao hình, hình mẫu tĩnh dạng khn mặt đơn giản (thuận ngược) khuôn mặt thật (nhìn trực diện khơng trực diện), video gồm chấm Hình 1.3 Cách cài đặt kết thực nghiệm nghiên cứu [16] Hình 1.4 Kết thực nghiệm nghiên cứu [13] Điểm nhìn trẻ Tự kỷ (a), điểm nhìn trẻ bình thường (b), phân vùng đối tượng tương tác (c) 10 mô tả chuyển động người cho thấy trẻ 6-10 ngày tuổi (sau chẩn đốn tự kỷ) có thiên hướng nhìn mẫu khn mặt ngược hình mẫu chuyển động ngẫu nhiên [11] Trong [13], trẻ nguy cao (sau chẩn đốn tự kỷ) trẻ bình thường tháng tuổi có thời gian nhìn cố định vị trí vùng mắt đối tượng tương tác nhau, sau đó, giá trị trẻ tự kỷ giảm theo thời gian so với trẻ bình thường Hình 1.4 cho thấy, trẻ tự kỷ ý vào miệng cử chỉ, trẻ bình thường tập trung vào vùng mắt đối tượng tương tác Vì việc tiến hành nghiên cứu trẻ sơ sinh khó khăn, nên hai số nghiên cứu kiểm chứng giả thuyết định hướng xã hội (social orienting) [17] [18] Giả thuyết định hướng xã hội mô tả chứng Tự kỷ kết định hướng ý bị khiếm khuyết (impair) từ lú