Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри
Integral nonlinear models are used to create mathematical models of the human oculo-motor system (OMS). These models take into account both inertial and nonlinear properties of the objects under study. To obtain empirical data for model construction, experimental studies are conducted with OMS using...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University
2024
|
| Онлайн доступ: | http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/312536 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
Репозитарії
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences| id |
mcmtechkpnueduua-article-312536 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
mcmtechkpnueduua-article-3125362024-10-01T07:35:41Z Assessment of the Accuracy of Simulation of the Oculo-Motor System Based on Volterra Models Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри Павленко, Віталій Лукашук, Денис Integral nonlinear models are used to create mathematical models of the human oculo-motor system (OMS). These models take into account both inertial and nonlinear properties of the objects under study. To obtain empirical data for model construction, experimental studies are conducted with OMS using «input-output» data. Visual stimuli are used as test signals, displayed on a computer monitor at various distances from the starting position, which formally corresponds to the action of step signals with varying amplitudes on the object of study. In this process, the responses of the OMS are recorded using innovative eye-tracking technology. Mathematical models in the form of Volterra series and polynomials are employed for computer modeling of the OMS. The aim of this research is to analyze the accuracy of OMS identification as multidimensional transient functions based on eye-tracking data, examining the dependency of computation errors for models of different orders on the amplitudes and quantities of the test signals used. The subject of the study includes various methods for identifying OMS, algorithms, and Python-based software tools for computing the dynamic characteristics of OMS using eye-tracking technology. The research explores identification methods: compensation, approximation, and least squares methods. The accuracy of the linear, quadratic, and cubic OMS models is evaluated. The most accurate models, constructed from real experimental data, are found to be quadratic or cubic OMS models obtained using the least squares method with three test signals. Інтегральні нелінійні моделі використовуються для створення математичних моделей окуло-моторної системи (ОМС) людини. Моделі враховують як інерційні, так і нелінійні властивості об’єктів досліджень. Для отримання емпіричних даних для побудови моделі здійснюються експериментальні дослідження з ОМС «вхід-вихід». В якості тестових сигналів використовуються візуальні стимули, які відображаються на моніторі комп’ютера на різних відстанях від стартової позиції, що формально відповідає дії на об’єкт дослідження ступінчатих сигналів з різною амплітудою. При цьому відгуки ОМС реєструються із застосуванням інноваційної технології айтрекінгу. Для комп’ютерного моделювання ОМС використовуються математичні моделі у вигляді рядів і поліномів Вольтерри. Мета даного дослідження полягає в аналізі точності ідентифікації ОМС у вигляді багатовимірних перехідних функцій на основі даних айтрекінгу, залежності похибок їх обчислення для моделей різних порядків від амплітуд використовуваних тестових сигналів та їх кількості. Предметом дослідження є різні методи ідентифікації ОМС, алгоритми і програмні засоби на Python обчислення динамічних характеристик ОМС із застосуванням технології айтрекінгу. Досліджуються методи ідентифікації: компенсаційний, апроксимаційний та метод найменших квадратів. Отримані оцінки точності моделей ОМС лінійної, квадратичної та кубічної. Найкращими за точністю моделями, що побудовані за даними реальних експериментів, виявляються квадратична або кубічна моделі ОМС , які отримані за допомогою метода МНК при використанні трьох тестових сигналів. Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University 2024-09-07 Article Article application/pdf http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/312536 10.32626/2308-5916.2024-25.63-77 Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences; 2024: Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences. Issue 25; 63-77 Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки ; 2024: Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки. Випуск 25; 63-77 2308-5916 10.32626/2308-5916.2024-25 uk http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/312536/303516 |
| institution |
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-10-01T07:35:41Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Павленко, Віталій Лукашук, Денис |
| spellingShingle |
Павленко, Віталій Лукашук, Денис Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри |
| author_facet |
Павленко, Віталій Лукашук, Денис |
| author_sort |
Павленко, Віталій |
| title |
Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри |
| title_short |
Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри |
| title_full |
Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри |
| title_fullStr |
Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри |
| title_full_unstemmed |
Оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей Вольтерри |
| title_sort |
оцінка точності комп’ютерного моделювання окуло-моторної системи на основі моделей вольтерри |
| title_alt |
Assessment of the Accuracy of Simulation of the Oculo-Motor System Based on Volterra Models |
| description |
Integral nonlinear models are used to create mathematical models of the human oculo-motor system (OMS). These models take into account both inertial and nonlinear properties of the objects under study. To obtain empirical data for model construction, experimental studies are conducted with OMS using «input-output» data. Visual stimuli are used as test signals, displayed on a computer monitor at various distances from the starting position, which formally corresponds to the action of step signals with varying amplitudes on the object of study. In this process, the responses of the OMS are recorded using innovative eye-tracking technology. Mathematical models in the form of Volterra series and polynomials are employed for computer modeling of the OMS. The aim of this research is to analyze the accuracy of OMS identification as multidimensional transient functions based on eye-tracking data, examining the dependency of computation errors for models of different orders on the amplitudes and quantities of the test signals used. The subject of the study includes various methods for identifying OMS, algorithms, and Python-based software tools for computing the dynamic characteristics of OMS using eye-tracking technology. The research explores identification methods: compensation, approximation, and least squares methods. The accuracy of the linear, quadratic, and cubic OMS models is evaluated. The most accurate models, constructed from real experimental data, are found to be quadratic or cubic OMS models obtained using the least squares method with three test signals. |
| publisher |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/312536 |
| work_keys_str_mv |
AT pavlenkovítalíj assessmentoftheaccuracyofsimulationoftheoculomotorsystembasedonvolterramodels AT lukašukdenis assessmentoftheaccuracyofsimulationoftheoculomotorsystembasedonvolterramodels AT pavlenkovítalíj ocínkatočnostíkompûternogomodelûvannâokulomotornoísisteminaosnovímodelejvolʹterri AT lukašukdenis ocínkatočnostíkompûternogomodelûvannâokulomotornoísisteminaosnovímodelejvolʹterri |
| first_indexed |
2025-07-17T10:14:49Z |
| last_indexed |
2025-07-17T10:14:49Z |
| _version_ |
1837888743417053184 |