СПОСОБ ОЦЕНКИ ПСИХОФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА

СПОСОБ ОЦЕНКИ ПСИХОФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА


RU (11) 2337607 (13) C1

(51) МПК
A61B 3/113 (2006.01)
A61B 5/16 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 30.01.2009 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2007111403/14 
(22) Дата подачи заявки: 2007.03.28 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2007.03.28 
(45) Опубликовано: 2008.11.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ПРОВОРОТОВ В. Использование детектора лжи (полиграфа) для проверки сотрудников. Безопасность, достоверность, информация, 2003, №2 (48), с.20-23, найдено в Интернет, http://www.bdi.spb.ru/48/Silence.pdf. RU 25157 U1, 20.09.2002. УСАНОВ Д.А. и др. Видеодиагностика непроизвольных движений глаза. Тезисы докладов Второй Российской конференции «Физика в
биологии и медицине». - Екатеринбург: 2001, с.87-88. УСАНОВА Т.Б. и др. Видеотехнология количественного контроля движения глазного яблока при нистагме. Вестник офтальмологии, 2002, т. 118, №4, с.38-41. ВЕНДЕМИЯ ДЖ. Детекция лжи, Polygraph, 2003, 32 (2), р.97-106. МУРАТОВА. Е.А. и др. Трейхнейронная модель формирования компенсаторных движений глаз в ответ на вестибулярный стимул. Фундаментальная и прикладная математика, 2005, т. 11, №8, с.175-196. Методы психофизиологии, рубрика 2.6, 2.7, найдено в Интернет, www.ido.rudn.ru/psychology/psychophysiology/2.html, 09.12.2004.

(72) Автор(ы): Усанов Дмитрий Александрович (RU); Романова Наталья Михайловна (RU); Скрипаль Анатолий Владимирович (RU); Рытик Андрей Петрович (RU); Вагарин Анатолий Юрьевич (RU); Самохина Мария Анатольевна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" (RU) 
Адрес для переписки: 410012, г.Саратов, ул. Московская, 155, Центр патентных услуг, СГУ им.Н.Г.Чернышевского 

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПСИХОФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к области юридической психологии, криминологии, криминалистики, психологии труда, медицине и может быть использовано для диагностики функционального состояния человека, для оценки психоэмоционального состояния, в производственных условиях, в быту, для экспресс-диагностики водителей, а также в следственной и судебной деятельности для изучения достоверности показаний подозреваемых, свидетелей, потерпевших. Регистрируют диаметр зрачка, число актов моргания по данным видеоокулографии. Дополнительно регистрируют площадь фигуры, построенной по точкам максимального отклонения центра глаз от видимого среднего положения. Сравнивают полученные данные с контрольными значениями, полученными при заведомо правдивых ответах. По полученным данным определяют ответы, при которых имело место увеличение числа актов моргания и площади фигуры, а также определяют изменение диаметра зрачка. Устанавливают группу ответов с наибольшей количественной разницей между истиной и предполагаемой ложью. Делают вывод об эмоционально-психофизическом возбуждении, которое может являться следствием факта сокрытия либо искажения информации. Способ позволяет оценить психофизическое состояние человека, выявить степень его правдивости с помощью неинвазивной видеорегистрации параметров движений глаз испытуемого. 4 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области юридической психологии, криминологии, криминалистики, психологии труда, медицине и может быть использовано для диагностики функционального состояния человека, для оценки психоэмоционального состояния, в производственных условиях, в быту, для экспресс-диагностики водителей, а также в следственной и судебной деятельности для изучения достоверности показаний подозреваемых, свидетелей, потерпевших.

Известен способ, обеспечивающий оценку психического состояния, заключающийся в определении у испытуемого совокупности признаков изменения физиологических функций в фиксированные промежутки времени и последующем сопоставлении их с таковыми эталонных состояний психики, являющимися образцами свойств личности. По доле представленности свойств испытуемого в эталонах и степени их выраженности судят о характеристике психического состояния его в текущий момент времени. Показатели сравнивают с показателями психически здоровых людей и лиц с типичными психическими расстройствами, соответствующими эталонами адаптивности, после чего определяют степень выраженности оценки психического состояния испытуемого по доле представленности в нем каждого свойства (см. патент РФ №2099009, МПК А61В 5/16).

Однако данный способ требует определения эталонных состояний психики, что делает метод субъективным и формальным, поскольку строгая классификация состояний невозможна на основе контроля только нескольких параметров.

Известен способ расширения диагностических возможностей (широкий спектр индивидуально-типологических особенностей и состояний личности и поведенческих реакций, а также исключения субъективного фактора (личности эксперта-экспериментатора). Техническим результатом является получение достоверной компьютерной психодиагностической картины и возможность осуществления диагностики в широком спектре индивидуально-типологических особенностей и состояний личности. Способ осуществляется предъявлением программным путем испытуемому на экране монитора компьютера анимационных изображений законченных ситуаций межличностных взаимодействий анимационных персонажей. При этом регистрацию ответных реакций осуществляют путем ввода в компьютер данных о выборе испытуемым реакций одного из анимационных персонажей. Обработку ответных реакций испытуемого производят путем сравнения выбранных реакций анимационных персонажей с когнитивно-эмоциальными оценками и поведенческими реакциями, введенными в исходную базу данных (см. патент РФ на ИЗ №2234858, МПК А61В 5/16).

Однако данный способ не учитывает мотивацию испытуемого и тем более не позволяет проводить оценку психофизической реакции при ответе на тот или иной вопрос по заранее известной ситуации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ контроля психофизической реакции человека, заключающийся в регистрации психофизической реакции по регистрации изменяющегося электромагнитного поля в процессе вербальной и невербальной коммуникации. Согласно способу измеряют сдвиг резонансной частоты колебательного контура генератора электрических колебаний, выполненного с возможностью плавной перестройки частоты путем размещения на расстоянии 20-50 см от испытуемого пьезодатчика, включенного в колебательный контур настройки частоты генератора. Причем измеряют этот сдвиг при изменении психофизического состояния испытуемого, стимулируемого вербальным воздействием, создающим позитивную или негативную установку, при этом о психофизической реакции судят по величине и характеру сдвига резонансной частоты (см. патент РФ №2216269, МПК А61В 5/04).

Однако данный способ имеет ограничение, связанное с необходимостью многословного ответа для оценки психофизического состояния и детекции лжи, более того способ подразумевает измерение многочисленных характеристик и параметров испытуемого, что в свою очередь приводит к изменению первоначального (до проведения сеанса измерений) психофизиологического состояния.

Задачей настоящего изобретения является оценка психофизического состояния человека, а также выявление степени правдивости ответов испытуемых с помощью неинвазивной видеорегистрации параметров движений глаз испытуемого.

Поставленная задача решается тем, что в способе оценки психофизического состояния человека, включающем регистрацию психофизической реакции в процессе вербальной коммуникации, согласно изобретению производят запись видеоокулограммы, в качестве критериев выбирают параметры видеоокулограммы: диаметр зрачка, площадь фигуры, построенной по точкам максимального отклонения центра глаза от видимого среднего положения, и число актов моргания, определяют ответы, при которых имело место изменение параметров по сравнению с контрольными значениями, полученными при заведомо правдивых ответах, по полученным данным определяют ответы, при которых имело место увеличение числа актов моргания и площади фигуры, а также определяют изменение диаметра зрачка, по полученным данным определяют группу ответов с наибольшей количественной разницей в критериях между истинной и предполагаемой ложью, делают вывод об эмоциональном психофизическом возбуждении, которое может являться следствием факта сокрытия либо искажения информации.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки, на фиг.2. представлена схема обработки видеоинформации: а - захват видеоизображения и выделение анализируемой области; б - бинаризация изображения; в - нахождение центра зрачка глаза; г - вывод траектории движения на плоскости (слева вверху), формы движения по горизонтали (справа) и по вертикали (внизу), на фиг.3 - данные о различии траекторий движения глаз и числе морганий в случае правдивых (кривая слева) и заведомо ложных ответов (кривая справа) для испытуемого С., на фиг.4 - данные о различии величины зрачка в случае заведомо ложных (верхняя кривая) и правдивых (нижняя кривая) ответов для испытуемого Л.,

где

1 - глаз пациента;

2 - фиксатор-подставка для головы;

3 - лампа дневного света;

4 - видеокамера;

5 - аналого-цифровой преобразователь (плата видеоввода);

6 - компьютер;

7 - носитель информации, обеспечивающий хранение данных.

Устройство состоит из программно-аппаратного комплекса (фиг.1), видеокамеры 4, регистрирующей угловое смещение глаза 1 в глазнице. При этом голова пациента и видеокамера фиксируются в специальном держателе 2 для обеспечения неподвижности видеокамеры относительно глазницы. С помощью лампы дневного света 3 обеспечивается равномерное освещение глаза, поскольку наличие бликов на зрачке приводит к смещению распознаваемого центра зрачка от центра реального. Видеоизображение движущегося глаза вводится в компьютер 6 с помощью аналого-цифрового преобразователя 5 и анализируется с помощью специально разработанной программы. Для ввода изображения используется плата видеоввода Matrox Marvell G400, поддерживающая полноформатный ввод видеоматериалов со скоростью 30 кадров в секунду, и поставляемое с ней программное обеспечение для захвата видеоизображения в файл формата AVI. Результаты анализа сохраняются на носителе информации 7. Программа позволяет анализировать введенное в компьютер видеоизображение движущегося глаза: осуществляет открытие файла формата AVI, предоставляет возможность выбора обрабатываемой области и порога обработки, проводит покадровую пороговую обработку видеофайла и запись траектории движения центра объекта (в нашем случае зрачка), а также ее математическую обработку (спектральное преобразование). Размер обрабатываемой области выбирается таким образом, чтобы она содержала зрачок глаза во всех его положениях в течение всего времени наблюдения. При этом следует учитывать, что необоснованное увеличение размера анализируемой области приводит к существенному увеличению времени обработки. Программа находит на изображении центр зрачка, за который принимается точка, наиболее удаленная от его границы. С помощью разработанной программы можно было осуществлять подробную обработку видеофайла с последующим подсчетом числа актов моргания, направления движения глаз в тот или иной момент времени и соответственно величину зрачков. С помощью дополнительного анализа можно было вычислить максимальную площадь траектории перемещения центра глаза.

На фиг.2 приведена схема анализа выбранной области видеоизображения. После ввода данных в ЭВМ с источника видеоинформации (видеокамеры, видеомагнитофона) и запуска программы видеоизображение отображается в окне (фиг.2, а). Перед началом анализа необходимо выделить на изображении область, охватывающую достаточную площадь, чтобы во время движения зрачок не выходил за ее пределы (фиг.2, а). Пороговый уровень для бинаризации изображения (преобразования полутонового изображения (то есть изображения, имеющего много градаций яркости) в бинарное (двухградационное) с целью сокращения информационной избыточности) выбирается таким образом, чтобы на изображении остался четкий силуэт исследуемого объекта (фиг.2, б). Затем находится геометрический центр зрачка глаза, и его координаты записываются в массив (фиг.2, в). По завершении анализа на экран выводятся форма движения по вертикали (внизу), по горизонтали (справа) и траектория движения на плоскости (слева внизу) (фиг.2, г).

Способ осуществляется следующим образом.

Изначально с испытуемым проводится беседа, где выясняется его добровольное согласие на проведение оценки психофизического состояния человека и детекции лжи. Затем проводится классический психологический тест на мотивацию, где выясняется информация об уровне мотивации при проведении теста. При наличии соответствующего уровня мотивации испытуемого усаживают удобно в кресло и закрепляют его голову с помощью медицинского держателя. Включают видеокамеру 4 и запускают программу записи видеоизображения. Во время записи испытуемому задают уточняющие вопросы по определенной, заранее известной ему ситуации. Периодически задают вопросы, ответы на которые заведомо известны (так называемая «калибровка»). Такими вопросами могут быть вопросы об имени испытуемого, дне недели, месяце и т.п. После проведения записи видеокулограммы для каждого ответа испытуемого осуществляют анализ движения глаз с помощью программы.

Исследования проводились на 25 испытуемых с их добровольного согласия. На фиг.3 показана общая траектория движения глаз испытуемого. Здесь правая кривая на чертеже отображает ложные ответы, левая - правдивые ответы. При проведении линий через точки максимального отклонения центра глаза от видимого среднего положения дает нам многоугольник, площадь которого будет характеризовать амплитуду перемещения центра глаза при ответе. Анализ полученных в рамках этого эксперимента данных показывает, что в случае ложных ответов амплитуда глазных перемещений относительно центра больше, чем при произнесении правдивых ответов или калибровки (фиг.3). Можно сделать предположение, что человек при произнесении ложных сообщений эмоционально возбужден (увеличение амплитуды движений глаз) и при ответах опирается на зрительные образы и эмоциональные ощущения. На фиг.3 также приведено число актов моргания для соответственно правдивых и ложных ответов. Различие в пользу лжи подтверждает эмоциональное напряжение.

Следующим шагом в деле выявления различий истинных ответов и ложных по глазодвигательной системе явилось определение размера зрачка (фиг.4). Т.о. видно различие амплитуды величины зрачка в различные моменты времени для правдивых и ложных ответов. Однако следует отметить, что изменения диаметра зрачка не являются однозначными для разных испытуемых в случаях истинного ответа или ложного. Можно лишь сделать предположение, что увеличение амплитуды при заведомо ложных ответах относительно случая правдивых происходит вследствие увеличении тонуса симпатической нервной системы, поскольку вероятнее всего в момент ложного ответа организму требуется мобилизация эмоциональных и физических сил на сокрытие факта лжи. В связи с этим следует отметить важность проблемы мотивации при проведении детекции лжи.

Для оценки значимости различий между показателями 25 испытуемых при произнесении истинной или ложной информации были применены методы математической статистики (статистические критерии).

Полученные экспериментальные данные показали, что средняя величина количества морганий при произнесении истинной информации по всей выборке составляет 14,2 раза в минуту, а в случае произнесения ложной информации она составляет 19 раз в минуту. Средняя величина увеличения количества морганий при произнесении ложной информации составляет в процентном выражении 46,5%.

Для установления общего направления сдвига исследуемых признаков, таких как количество морганий и величина площади фигуры, построенной по точкам максимального отклонения центра глаза от центра, был применен G-критерий знаков. На основании произведенных расчетов мы можем достоверно утверждать, что сдвиг в сторону увеличения количества морганий при произнесении лжи является неслучайным (р<0,01). Кроме того, в ситуации произнесения ложной информации увеличение амплитуды движений глаз также является неслучайным (р<0,05).

Для сопоставления показателей количества морганий и выявления выраженности изменений в данных показателях был применен Т-критерий Вилкоксона. На основании произведенных расчетов показано: интенсивность сдвига показателей в сторону увеличения количества морганий достоверно превышает интенсивность сдвига в сторону его уменьшения (р<0,01).




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ оценки психофизического состояния человека, включающий регистрацию психофизической реакции в процессе вербальной коммуникации в виде таких параметров, как диаметр зрачка и число актов моргания, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют площадь фигуры, построенной по точкам максимального отклонения центра глаза от видимого среднего положения, при этом все параметры записывают в виде видеокулограммы, сравнивают их с контрольными значениями, полученными при заведомо правдивых ответах, по полученным данным определяют ответы, при которых имело место увеличение числа актов моргания и площади фигуры, а также определяют изменение диаметра зрачка, по полученным данным определяют группу ответов с наибольшей количественной разницей в критериях между истиной и предполагаемой ложью, делают вывод об эмоциональном психофизическом возбуждении, которое может являться следствием факта сокрытия либо искажения информации.