CN101657146B - 用于测试远近视觉能力的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供用于自动测试对象在不同距离处视觉能力的系统和方法。近显示装置可以显示具有特征的视觉标记。在收到识别显示的标记所具有的视觉特征的输入后，第二标记可以显示在远显示装置上。在收到识别所述远显示装置上显示的标记的特征的输入后，进一步测试可以选择性的在所述近显示装置和远显示装置之间继续。可以使用两个以上显示装置，该显示装置相对于对象位于不同距离或位置处。

Description

用于测试远近视觉能力的系统和方法

相关申请的交叉引用 

本申请要求2007年4月13日提交的申请号为60/923,434，名称为“模拟活动中用于测试视觉能力的系统和方法”的美国临时专利申请的优先权，该在先申请以引用的方式结合于此。本申请还要求2007年6月4日提交的申请号为60/941,915，名称为“用于非耦合视觉能力测试的系统和方法”的美国临时专利申请的优先权，该在先申请以引用的方式结合于此。关于联邦政府资助的研究或开发的声明 

不适用。 

技术领域

本发明涉及测试和/或训练视觉能力。更具体地说，本发明涉及对象视觉能力的测试和/或训练，该对象从事的工作涉及视觉焦点的变换，由近视野至远视野或者相反。 

背景技术

存在许多用来测试的系统和方法，在一些例子中，还用来训练个体的视觉能力。视觉测试的一个方面测量对象对距其不同距离的视觉刺激进行聚焦的能力。往往，这种测试需要对象尝试去识别离该对象相对近的所显示的视觉标记，并在随后识别离该对象视觉上远的视觉标记。往往，离对象视觉上远的视觉标记会位于光学无限远，意味着眼睛必须完全放松，双眼直往对象头部前方看，来聚焦在远处的视觉标记上。在这种测试中，典型的，对象可选择性的读在近处显示的标记和在远处显示的标记，同时测试管理者记录对象对标记识别的准确度。这种测试方法难以获得可计量的 响应时间。再一问题是，这种测试方法能够允许对象读在任意给定距离的多个标记，把标记记在短期记忆中，并在随后快速识别交替的标记，而不用对在给定距离的显示重新进行聚焦，因此，进一步暗中破坏了对象对在给定距离所显示的标记变换他或她的焦点所需时间的任一次测量的准确度。 

发明内容

本发明提供用来测试和/或训练对象远近视觉聚焦能力的系统和方法。第一显示装置可以放置在靠近对象的位置，第二显示装置可以放置在远离对象的位置。自动语音探测系统可以用来探测来自对象的响应，该响应表明对象已经察觉到所显示的视觉标记。直至收到来自对象的响应，或者可选的，在第一标记的显示超时之后，才会在第二距离显示第二视觉标记。在这种方式下，离对象不同距离的单个标记可以以交替的方式单个显示。仅单个标记的显示防止了对象有效记忆在给定距离的多个标记，因此，提供了对象对在新距离所显示的标记变换他或她的焦点所需时间的准确测量。 

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明。 

图1为根据本发明的用于远近测试的系统的示意图； 

图2进一步表示根据本发明的用于远近测试的系统； 

图3A进一步表示根据本发明的用于远近测试的系统； 

图3B进一步表示根据本发明的用于远近测试的系统； 

图3C进一步表示根据本发明的用于远近测试的系统； 

图4A和4B表示根据本发明的用于远近测试的方法；以及 

图5A和5B表示根据本发明的用于远近测试的进一步的方法。 

具体实施方式

根据本发明的系统和方法可以用来测试和/或训练对象由近至远和由远至近改变其聚焦的视觉能力。根据本发明的系统和方法可以使用至少一个近显示装置和至少一个远显示装置。远显示装置可以位于或靠近离对象光学无限远处。近显示装置可以位于离对象不同距离处，从几英寸至数英尺之间。而且，可以使用在多个距离处的多个显示装置，如近显示装置，远显示装置和位于近显示装置和远显示装置之间的中等距离显示装置。还可以使用多个近显示装置和/或多个远显示装置。进一步，显示装置可以位于离对象的不同方向上。例如，显示装置的视觉角度可以不同，一些可以位于对象的视线左侧，一些可以位于对象的视线右侧。显示装置还可以放置在高于或低于对象正常视线的位置。本领域技术人员可以领会，显示装置的不同布位可以适用于测试和/或训练特定活动的个体。例如，棒球游击手可能需要快速移动视觉焦点从连续猛击带有坡度的球(实质上在光学无限远处)到接近其膝盖以接起地面球的朝地的位置。由于这个原因，作游击手的个体的视觉测试和/或训练会致力于在这两个位置上视觉聚焦的个人能力。根据本发明的系统和方法的各个方面会结合附图进行更全面的说明。 

现在参照图1，其表示用于测试和/或训练对象远近视觉能力的系统100。第一显示装置120(也称近显示装置)可以位于视觉上靠近对象110的位置。从对象110到近显示装置120的精确距离可以根据所要测量或训练的特定视觉能力来进行改变，但是会小于光学无限远。第二显示装置130可以位于视觉上远离对象110的位置。第二显示装置130，可选择作为远显示装置130或远处的显示装置130，可以位于或靠近相对对象110的光学无限远处。麦克风140可以接收来自对象110的言语响应，该言语响应是对在近显示装置120和/或远显示装置130上显示的视觉标记的响应。测试单元150可以连接至近显示装置120、远显示装置130和麦克风140，以及其它设备如照相机170和/或压力感应平台180，这些设备会在下面进行进一步说明：测试单元180可以控制标记的显示和来自对象110的响应的接收。本领域技术人员可以领会，测试单元150可以是电脑，如个人电脑或游戏装置，或其它专用计算装置。 

本领域技术人员可以领会和理解，对象110可以提供任何适合类型的输入来响应所显示的视觉标记。例如，在本发明的另一实施例中，对象110可以使用电机输入装置来提供响应。电机输入装置可以是任意装置，如能够接收来自对象110手动输入的操纵杆或键区，还可以是能够接收对象110任意其它类型物理动作(如脚踩踏板或按钮)的任意装置。可用作输入装置的合适设备的例子包括键盘或键区、按钮、操纵杆、开关、踏板或能够接收来自对象110主动输入的任意其它装置。 

如图1所示，标记160可以显示在近显示装置120上。如图1所示，标记160包含一个兰道环视标(Landolt C)。可以使用兰道环视标，原因是它们为视觉中立的标记，它们具有特征，即朝向左、右、上或下，容易被对象认出。如图1所示，从对象110的角度看，标记160的兰道环视标朝向右。 

如图1所示，系统100可以进一步使用照相机170在测试和/或训练时来监视对象110的移动。照相机170还可以进一步用于追踪对象110的眼睛移动，来关联眼睛移动数据和对象110对近显示装置120和/或远显示装置130上不同标记显示的响应。仍然参照图1，系统100可以进一步使用压力感应平台180，对象110在测试和/或训练时站在该压力感应平台上。压力感应平台180可以探测在测试和/或训练时对象110平衡的变化，该平衡的变化可以随后通过测试单元150与对象110对近显示装置120和/或远显示装置130上所显示标记的响应相关联。 

现在参考图2，其表示标记160从近显示装置120上移走后的系统100。例如，对象110可能已经准确的识别出了图1中所显示的朝向右的标记160，例如通过向麦克风140说出单词“右”。一旦接收到正确的输入，或可选择的，接收到不正确的输入，或在预定时间内没有收到输入，则测试单元150可以从近显示装置120上移走标记的显示，并在远显示装置130上开始标记260的显示。在图2所示的例子中，标记260是兰道环视标，此次朝向上。当然，本领域普通技术人员可以领会到，标记260所示的兰道环视标的朝向可以与此处的显示和说明不同。本领域技术人员可以进一步领会到，根据本发明，可以使用除图1和图2所示的兰道环视标以外的 标记。例如，可以使用数字、字母、图片、照片或能够被对象110认出的其它类型标记。 

现在参照图3A，其进一步表示系统100。在系统100中，近显示装置120放置在离对象110第一距离310处。进一步如图3A所示，近显示装置120被提升至接近对象100眼睛水平面的高度。本领域技术人员可以领会到，对于近显示装置120和远显示装置170来说，其它的高度和距离是可以的。远显示装置170位于离对象110第二距离320处。本领域技术人员可以进一步领会到，近显示装置120和远显示装置130，以及额外的显示装置(未示出)，如果使用的话，可以放置在相对对象110的不同视角上。 

现在参照图3B，其表示系统100，其中近显示装置120位于相对于对象110的另一示例性距离处。如图3B所示，近显示装置120位于离对象110第一距离311处，实质上为臂长的长度。同时，远显示装置130位于离对象110第二距离321处。 

现在参照图3C，其表示带有多个近显示装置121、122和123的系统100。如图3C所示，多个近显示装置121、122和123相对于对象110朝向水平。例如，近显示装置121、122和123可以放置在地板或地面上，或可以放置在相对于对象110不同高度朝向水平的地方。第一近显示装置121可以位于离对象312第一距离处，第二近显示装置122可以位于离对象110第二距离313处，第三近显示装置123可以位于离对象110第三距离314处。同时，远显示装置130可以位于离对象110第四距离322处。如图3C所示，根据本发明的系统100可以进一步测试和/或训练对象从众多可能的显示区域(如多个可能的显示装置)中探测显示的标记的能力。类似的配置可以与远显示装置130一起使用，使正在被使用的多个远显示装置相对于对象110处于不同的位置或朝向。 

现在参照图4A和图4B，其表示根据本发明的方法400。在步骤410中，第一视觉标记可以在第一时间第一距离处显示。例如，如图1-3C中任一幅图所示，步骤410可以在第一时间在近显示装置上显示视觉标记。 

在步骤415中，接收到第一输入，表明对象察觉到了第一视觉标记。步骤415可以，例如，使用连接到测试单元的麦克风来探测来自对象的输入。输入可以，例如，识别显示的标记所具有的特征，如兰道环视标的朝向，数字或字母的身份，显示的图片或照片的身份，显示的标记的颜色等等。 

在步骤420中，可以确定标记显示的第一时间和收到第一输入之间的经过时间。步骤420可以通过测试单元来适当的执行，该测试单元控制步骤410中第一视觉标记的显示，并结合麦克风操作以接收步骤415中的第一输入。 

在步骤425中，接收到第一输入后，第二视觉标记可以在第二时间第二距离处显示。例如，视觉标记可以在第二时间在远显示装置上显示。在步骤430中，接收到第二输入，表明对象察觉到了第二视觉标记。 

就接收到的输入的类型和接收到输入的方式而言，步骤430可以与步骤415类似，尽管本领域普通技术人员可以领会到，基于不同显示标记所具有的特征，用于识别所显示的标记的特征，如果有的话，可以不相同。 

在步骤435中，可以确定第二视觉标记显示的第二时间和收到第二输入之间的经过时间。如步骤420，步骤435可以通过测试单元来适当的执行。 

在步骤440中，接收到第二输入后，第三视觉标记可以在第三时间和第一位置处显示。例如，步骤430中对象已经响应在远显示装置上所显示的标记后，步骤440可以在近显示装置上显示第三标记。 

在步骤445中，接收到第三输入，表明对象察觉到了第三视觉标记。步骤445可以与步骤415类似。 

在步骤450中，可以确定第三标记显示的第三时间和收到第三输入之间的经过时间。步骤450可以与步骤420类似。 

在步骤455中，接收到第三输入后，第四视觉标记可以在第四时间和第二距离上显示。例如，接收到响应近显示装置上第三视觉标记显示的输入后，步骤455可以在远显示装置上显示第四视觉标记。步骤455可以与 步骤425类似。 

在步骤460中，接收到输入，表明对象察觉到了第四视觉标记。步骤460可以与步骤430类似。在步骤465中，可以确定第四时间和收到第四输入之间的经过时间。步骤465可以与步骤435类似。 

在步骤470中，可以根据所确定的经过时间来计算分数，从而量化对象的表现。本领域的技术人员可以领会到，标记显示的更多反复和合适输入的收到，以及经过时间的确定，可以在步骤470执行之前进行。步骤470可能表明，例如，对象对第一距离显示处的标记响应缓慢，但对第二距离处的标记显示响应不缓慢，这可能暗示对象在第一距离处聚焦或转眼有困难，但在第二距离处没有。 

现在参照图5A和图5B，其表示根据本发明的进一步方法500。在步骤510中，可以提供视觉上靠近对象的第一显示装置。在步骤520中，可以提供视觉上远离对象的第二显示装置。步骤520可以提供位于或靠近对象的光学无限远处的显示装置。 

在测试/训练步骤540中，该步骤540可以包括许多子步骤，视觉标记可以显示在显示装置上，输入可以被接收，直至测试/训练结束。在子步骤541中，具有识别特征的视觉标记可以在第一时间在第一显示装置上显示。子步骤542确定是否已经接收到来自对象的输入。步骤542可以被执行，例如，通过测试单元并结合麦克风。如果子步骤542的结果是没有接收到输入，则可以在子步骤543中作出超时决定。子步骤543的超时决定可以被作出，例如，通过测试单元。如果在子步骤543中没有超时到达，则方法500可以继续等待子步骤542中的输入。如果子步骤543中作出了超时决定，则方法500可以转至子步骤546，该子步骤546随后会被介绍。如果在子步骤542中接收到输入，则方法500可以转至子步骤544。子步骤544确定输入是否准确识别了所显示的标记的特征。例如，所显示的标记可能具有预定的朝向、身份、颜色或其它可以在输入中被识别的特征。方法500随后可以转至子步骤545来确定子步骤542中从第一时间至收到输入时的经过时间。方法500随后可以转至子步骤546，子步骤543中的超 时决定也会使方法500到达该子步骤546。在子步骤546中，会记录输入是否准确识别了特征，经过时间是否早于收到输入，和/或是否发生了超时。子步骤546可以被执行，例如，通过测试单元，并且子步骤546可以使用电子记录媒介如硬盘机、内存、可移动存储器(如压缩硬盘、DVD、软盘)，打印到物理媒介(如纸或其它类型的记录装置)。方法500此后可以转至子步骤547，在第二时间在视觉上远的显示装置上显示具有识别特征的视觉标记。方法500随后可以转至子步骤548，该子步骤548确定是否已经接收到输入。子步骤548，如子步骤542，可以通过测试单元并结合麦克风来执行。如果子步骤548的结论是没有接收到输入，则方法500可以转至子步骤549，确定是否已经发生超时。如果没有发生超时，则方法500可以返回至子步骤548，确定是否已经接收到输入。子步骤549可以，例如，通过测试单元来执行，子步骤543也可以这样。如果子步骤548的结果是确定接收到了输入，则方法500可以转至子步骤550。子步骤550确定输入是否准确识别了所显示的标记的特征。方法500随后可以转至子步骤551，该子步骤551确定从第二时间至收到输入时的经过时间。方法500随后可以转至子步骤552，子步骤549的结论是发生了超时时，方法500也会到达该子步骤552。子步骤552可以记录输入是否准确识别了特征、记录经过时间和/或记录发生了超时。正如子步骤546，子步骤552可以通过测试单元并使用任意种类的记录媒介来执行。方法500随后可以转至子步骤553来确定测试或训练时间是否已经结束。如果子步骤553的结果是测试/训练没有结束，则方法500可以转至子步骤541，随后测试/训练可以继续。如果子步骤553的结果是测试/训练已经结束的结论，则测试步骤540可以结束，方法500可以转至步骤560，该步骤560根据准确识别了特征的响应、经过时间和超时来计算分数。分数尤其可以辨别出在给定距离的对象的表现。本领域技术人员可以进一步领会到，方法500可以在离对象另外的距离和方向上使用额外的显示装置。在这样的实施例中，测试步骤540中可以包含额外的子步骤以用于在另外的距离的显示装置。 

对本领域普通技术人员来说，本发明系统和方法的这些或其它变化会是显而易见的。 

Claims (11)

1.一种用于测试对象视觉的方法，该方法包括：在第一时间离测试对象第一距离处显示第一视觉标记；接收表明所述测试对象察觉到所述第一视觉标记的第一输入；仅在接收到表明所述测试对象察觉到所述第一视觉标记的第一输入后，在第二时间在距所述测试对象第二距离处显示第二视觉标记，所述第二距离显著不同于所述第一距离；接收表明所述测试对象察觉到所述第二视觉标记的第二输入；仅在接收到表明所述测试对象察觉到所述第二视觉标记的第二输入后，在第三时间在距所述测试对象第一距离处显示第三视觉标记；接收表明所述测试对象察觉到所述第三视觉标记的第三输入；仅在接收到表明所述测试对象察觉到所述第三视觉标记的第三输入后，在第四时间在距所述测试对象第二距离处显示第四视觉标记；接收表明所述测试对象察觉到所述第四视觉标记的第四输入；确定所述第一时间和收到所述第一输入之间的经过时间；确定所述第二时间和收到所述第二输入之间的经过时间；确定所述第三时间和收到所述第三输入之间的经过时间；以及确定所述第四时间和收到所述第四输入之间的经过时间；以及使用所确定的经过时间来计算量化所述对象表现的分数。

2.根据权利要求1所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，每一个输入都是言语输入。

3.一种用于测试对象视觉的方法，该方法包括：在视觉上靠近所述对象处提供第一显示装置；在视觉上远离所述对象处提供第二显示装置；在所述第一显示装置和第二显示装置上选择性的显示视觉标记，选择性的显示视觉标记包括：在所述第一显示装置上显示第一视觉标记；使用自动语音探测系统来接收来自所述对象的第一言语输入，所述第一言语输入表明所述对象准确察觉到了在所述第一显示装置上显示的第一视觉标记；在接收到来自所述对象表明所述对象准确察觉到了在所述第一显示装置上显示的第一视觉标记的第一言语输入后，在所述第二显示装置上显示第二视觉标记；使用自动语音探测系统来接收来自所述对象的第二言语输入，所述第二言语输入表明所述对象准确察觉到了在所述第二显示装置上显示的第二视觉标记；以及在接收到来自所述对象表明所述对象准确察觉到了所述第二显示装置上显示的第二视觉标记的第二言语输入后，确定所述测试是否已经结束，如果所述测试还没有结束，则返回至步骤“在所述第一显示装置上显示第一视觉标记”；

其中，在所述第一显示装置上显示第一视觉标记进一步包括：在第一时间在所述第一显示装置上显示第一视觉标记；使用自动语音探测系统来接收来自所述对象的第一言语输入，所述第一言语输入表明所述对象准确察觉到了所述第一显示装置上显示的第一视觉标记，进一步包括：确定从所述第一时间至收到所述表明所述对象准确察觉到了在所述第一显示装置上显示的第一视觉标记的第一言语输入的经过时间；在收到来自所述对象表明所述对象准确察觉到了在所述第一显示装置上显示的第一视觉标记的第一言语输入后，在所述第二显示装置上显示第二视觉标记，进一步包括：在第二时间在所述第二显示装置上显示第二视觉标记；以及使用自动语音探测系统来接收来自所述对象的第二言语输入，所述第二言语输入表明所述对象准确察觉到了在所述第二显示装置上显示的第二视觉标记，进一步包括：确定从所述第二时间至收到所述表明所述对象准确察觉到在所述第二显示装置上显示的第二视觉标记的第二言语输入的经过时间。

4.根据权利要求3所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，进一步包括：使用所确定的经过时间来计算量化对象表现的分数。

5.根据权利要求3所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，在所述第一显示装置上显示第一视觉标记，进一步包括：显示具有识别特征的第一视觉标记；使用自动语音探测系统来接收来自对象的第一言语输入，所述第一言语输入表明所述对象准确察觉到了所述第一显示装置上显示的第一视觉标记，进一步包括：确定所述第一言语输入准确识别了显示的第一视觉标记所具有的识别特征；在接收到来自对象表明所述对象准确察觉到了所述第一显示装置上显示的第一视觉标记的第一言语输入后，在所述第二显示装置上显示第二视觉标记，进一步包括：显示具有识别特征的第二视觉标记；以及，使用自动语音探测系统来接收来自所述对象的第二言语输入，所述第二言语输入表明所述对象准确察觉到了所述第二显示装置上显示的第二视觉标记，进一步包括：确定所述第二言语输入准确识别了显示的第二视觉标记所具有的特征。

6.根据权利要求5所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，显示的第一和第二视觉标记所具有的识别特征包括方向朝向。

7.根据权利要求5所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，显示的第一和第二视觉标记所具有的识别特征包括颜色。

8.根据权利要求5所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，显示的第一和第二视觉标记所具有的识别特征是字母或数字。

9.一种用于测试对象视觉的方法，该方法包括：在视觉上靠近所述对象处提供第一显示装置；在视觉上远离所述对象处提供第二显示装置；在所述第一显示装置和第二显示装置上选择性的显示视觉标记，选择性的显示视觉标记包括：在第一时间在所述第一显示装置上显示具有识别特征的第一视觉标记；使用自动语音探测系统来接收来自对象响应所述第一视觉标记的第一言语输入；确定所述第一言语输入是否准确识别了所述第一视觉标记所具有的特征；如果在所述第一时间后的预定时间内没有收到第一言语输入，则确定所述第一视觉标记的显示已经超时；记录所述第一言语输入是否准确识别了所述第一视觉标记所具有的特征以及所述第一视觉标记的显示是否已经超时；在收到来自所述对象的第一言语输入或确定所述第一视觉标记的显示已经超时之后，在第二时间在所述第二显示装置上显示第二视觉标记；使用自动语音探测系统来接收来自所述对象响应所述第二视觉标记的第二言语输入；确定所述第二言语输入是否准确识别了所述第二视觉标记所具有的特征；如果在所述第一时间后的预定时间内没有收到第二言语输入，则确定所述第二视觉标记的显示已经超时；记录所述第二言语输入是否准确识别了所述第二视觉标记所具有的特征以及所述第二视觉标记的显示是否已经超时；以及，在收到来自所述对象的第二言语输入或确定所述第二视觉标记的显示已经超时之后，确定所述测试是否已经结束，如果所述测试没有结束，则返回至步骤“在第一时间在所述第一显示装置上显示具有识别特征的第一视觉标记”；根据准确识别了显示的视觉标记所具有的特征的言语输入的次数，计算量化所述对象表现的分数。

10.根据权利要求9所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，使用自动语音探测系统来接收来自所述对象响应所述第一视觉标记的第一言语输入，进一步包括：确定所述第一时间和收到所述第一言语输入之间的经过时间；记录所述第一言语输入是否准确识别了所述第一视觉标记所具有的特征以及所述第一视觉标记的显示是否已经超时，进一步包括：记录所述第一时间和收到所述第一言语输入之间的经过时间；使用自动语音探测系统来接收来自所述对象响应所述第二视觉标记的第二言语输入，进一步包括：确定所述第二时间和收到所述第二言语输入之间的经过时间；以及，记录所述第二言语输入是否已经准确识别了所述第二视觉标记所具有的特征以及所述第二视觉标记的显示是否已经超时，进一步包括：记录所述第二时间和收到所述第二言语输入之间的经过时间。

11.根据权利要求10所述的用于测试对象视觉的方法，其特征在于，根据准确识别了显示的视觉标记所具有的特征的言语输入的次数，计算量化所述对象表现的分数，进一步包括：根据准确识别了显示的视觉标记所具有的特征的言语输入的次数以及在所述第一时间和收到所述第一言语输入之间的经过时间与所述第二时间和收到所述第二言语输入之间的经过时间，计算量化所述对象表现的分数。

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