CN102885606A - 基于双眼立体视知觉矫治训练系统 - Google Patents

Abstract

一种基于双眼立体视知觉矫治训练系统，其立体视觉训练图库包含立体训练影片，并根据影片的内容和秒角范围分级分段；立体视锐度检查器从所述立体视觉训练图库中自动选择与被训练者立体视锐度相符的立体训练影片，以实现临界点训练；所述计算机控制的图像控制器随机地选择立体训练影片；所述计算机控制的图像控制器设有缓冲器，该缓冲器设有两个缓冲区，左图放在左缓冲区，右图放在有缓冲区，两图有微小的差异，以通过显示器左右帧的交替产生，使人眼产生立体视觉。该系统实行人机对话，使用方便，大大提高了疗效。

Description

基于双眼立体视知觉矫治训练系统

技术领域

本发明涉及一种基于双眼立体视知觉矫治训练系统。本系统有50余部自主开发的3D视像训练短片，可在3D电视、3D电脑、3D投影仪等播放，患者戴偏振光或液晶开关眼镜观看。每部训练短片时长约为五分钟。3D显示器是一种信息容量巨大的载体，它将信息从360度空间传入大脑，对视觉输入、运动和中枢产生强烈刺激冲动，是传统斜弱视训练方法远远所不及的，为斜弱视综合治疗提供了一项新的手段，具有创新性。

背景技术

人的视觉立体感的建立过程是：双眼同时注视某物体，双眼视线交叉于一点，即注视点，从注视点反射回到视网膜上的光点是对应的，这两点将信号转入大脑视中枢合成一个物体完整的像。不但看清了这一点，而且这一点与周围物体间的距离、深度、凸凹等等都能辨别出来，这样成的像就是立体的像，这种视觉也叫立体视觉。

立体视觉临床上多采用二维视标进行测定，种类繁多，有些属定性检查，有些属定量检查，可测出立体视觉的灵敏度，以秒弧度为单位，度数越小，灵敏度越高。先用视差较大画片进行检查，逐渐过渡到视差较小的画片，这样可以检测出真正的立体视锐度。把两张立体视画片放入插片盒内，双臂摆在融合点附近，以便形成立体视觉。

随机点立体视觉检查法应用了随机点立体图对技术，检测的惟一要素是双眼视差，没有单眼线索。但检查时受检者都需要佩戴辅助分离眼镜（红绿眼镜或偏振光眼镜），以实现双眼物像的分离。这种方法较为简单，分离效果也非常理想，但给一些特殊人群（如幼儿和耳鼻疾病患者等）带来了不便，同时多人佩戴同一副眼镜增加了交叉感染的几率。另外，辅助分离眼镜分离双眼物像的同时也改变了物像的清晰度、亮度和颜色，不能真实反映人在自然状态下的立体视觉状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双眼随机点立体视的知觉矫治和训练系统，其使用方便、成本低廉、而且效果好。

为此，本发明提供了一种基于双眼立体视知觉矫治训练系统，其特征在于，该系统包括立体视锐度检查器、计算机控制的图像控制器、图像分支器、3D显示设备、信号发射器、3D眼镜及其信号接收器、立体视觉训练图库、画片图像清晰化装置、以及图像渐变叠加装置，

所述立体视觉训练图库包含立体训练影片，并根据影片的内容和秒角范围分级分段，根据不同的立体视锐度选择不同的级不同的段给患者进行训练，做到患者检查的立体视锐度是多少，系统给出的立体训练中的立体视锐度就是多少；

所述立体视锐度检查器先用视差较大画片对进行检查，逐渐过渡到视差较小的画片对，以检测出真正的立体视锐度，并据此从所述立体视觉训练图库中自动选择与被训练者立体视锐度相符的立体训练影片，以实现临界点训练；

所述计算机控制的图像控制器随机地选择立体训练影片，并通过所述画片图像清晰化装置使被选择的训练画片提高图像的清晰度、降低噪声干扰、提高立体视觉检测的敏感性；所述计算机控制的图像控制器设有缓冲器，该缓冲器设有两个缓冲区，左图放在左缓冲区，右图放在有缓冲区，两图有微小的差异，以通过显示器左右帧的交替产生，使人眼产生立体视觉；

所述图像渐变叠加装置渐变地弱化所述立体图外围区域的对比度，强化匹配成对产生视差信息的像素，弱化非匹配成对不产生视差信息的像素，形成晕环式设计，从而强化中央图形的立体效果；

所述图像分支器把被所述图像清晰化装置和所述图像渐变叠加装置处理过的所述立体训练影片的立体图形画片的供左眼视的画片信号和供右眼视的画片信号同时发送至所述3D显示设备和所述信号发射器；

所述3D眼镜包括左眼观测器和右眼观测器；

所述左眼观测器设有可供第一方向偏振光通过的左眼观测器液晶开关，而所述右眼观测器设有可供第二方向偏振光通过的右眼观测器液晶开关；

所述图像控制器、所述画片图像清晰化装置、和所述图像渐变叠加装置、所述图像分支器与交替地发出供左眼视的画片信号和供右眼视的画片信号的所述信号发射器依次相连接；

所述供左眼视的画片信号以第一方向偏振光传播,而所述供右眼视的画片信号以第二方向偏振光传播；

所述信号接收器与所述左眼观测器液晶开关和所述右眼观测器液晶开关电连通；

所述第一方向垂直于所述第二方向；

所述信号发射器的工作频率与所述信号接收器的工作频率相同,或是所述信号接收器的工作频率整数倍。

优选地，本系统还包括画片图像清晰化装置和图像渐变叠加装置，通过对立体视图进行结构优化处理，大大提高了图像的清晰敏感度，降低了噪声干扰，提高了立体视觉检测的敏感性。

优选地，所述立体训练影片的立体图形画片包括随机点立体图。

优选地，所述随机点立体图的制作过程如下:制作由随机形状和随机分布的随机点构成的母图，在其中描绘出立体图形的轮廓；根据观看距离和立体视锐度计算得出图形平移量；将立体图形定量侧方平移，而后与母图合并形成新图；将母图与新图并列合成，生成电子文件，即形成随机点立体图对。

优选地，所述电子文件为TIF格式。

优选地，立体视锐度按照800"、600"、400"、200"、100"、60"、40"分级。

优选地，按照立体视锐度每个级别1~2对图，设计随机点立体视觉训练图库。

优选地，本系统还通过自由立体显示装置，实现了裸眼状态下检查双眼立体视觉，克服了传统检查方法受检者必须佩戴辅助分离眼镜（红绿眼镜或偏振光眼镜）的不足。

根据本发明，在做系统检查训练时，训练者可同时具有视觉、听觉、触觉上的感受。

根据本发明，不再需要佩戴红蓝眼镜，随机点图是可以左右移动的，相对于卡片形式灵活很多。

根据本发明，数据库中设有丰富多样的立体图形，可以适应3D电子设备体积小内存大的特性，丰富立体视觉检查的内容，增强检查的灵活性，避免既往检查图板图形单一易于记忆的缺陷，提高检测结果的可靠性。

根据本发明，画片已经被数字化，更新方便，内容丰富，可以对图片进行放大缩小，位移等的操作。

根据本发明，制作图片比以往也简单许多。以往的图片都是已卡片形式的固定大小在运用的过程中需要不停的更换卡片，而且制作卡片复杂成本高。现在所制作的就没用那复杂，成本低廉，在运用的过程中非常简单只要鼠标点选项就可以了。在孩子治疗的过程中佩戴3D眼睛所看到的图片更清晰大量使用孩子喜欢的的图片就解决的医从性，使治疗效果更好。

根据本发明的立体视功能的检查及训练系统，患者在家就可以随时进行训练，成本低，软件升级和更新都非常方便，而且训练内容更加丰富，使患者更愿意主动地去训练，提高患者对治疗训练的依从性，从而提高治疗效果。

本系统充分利用偏振光和液晶开关立体成像技术来实现立体视功能的检查及训练项目。立体训练影片，并根据影片的内容和秒角范围分级分段，给患者进行训练。根据不同的立体视锐度制作训练游戏，真正做到患者检查的立体视锐度是多少，系统给出的立体训练中的立体视锐度就是多少。利用偏振光和液晶开关立体成像技术下通过随机点检查立体视觉，填补了国内外针对色盲人群无法检查立体视锐度的空白。

附图说明

图1是根据本发明的立体视功能的检查及训练系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，随机点立体图为研究主体视觉而制作的一对由随机点组成的图片，直接观察，它们并没有任何图形线索，若用左眼看左图、右眼看右图，当两眼的像融合为一个时，就可看出立体的图形，即产生了深度知觉。

在本发明的一个实施例中，先制作两张完全相同的随机点图（见图1中的L、R），再将左边一张图的中间的一个方形少许向右移动，造成交叉视差。这样,观察时可见一方块浮于背景之上。如果方块向左移动，造成非交叉视差，方块就会沉到背景下面。在一定限度内，方块移动越大,造成的视差越大,其深度感也就越强。

本发明设有两个缓冲区22、23，左图L放在左缓冲区22，右图R放在有缓冲区23，两图有微小的差异，通过显示器左右帧的交替产生，人眼就会产生立体视觉，两图差异越小，对立体视觉要求就越高。由此，可检查一个人的立体视觉。

随机点立体图制作过程如下:制作由随机形状和随机分布的随机点构成的母图，在其中描绘出立体图形的轮廓；根据观看距离和立体视锐度计算得出图形平移量；将立体图形定量侧方平移，而后与母图合并形成新图；将母图与新图并列合成，生成TIF格式的电子文件，即形成随机点立体图对。

同时，渐变叠加装置用于渐变弱化立体图外围区域的对比度，强化匹配成对产生视差信息的像素，弱化非匹配成对不产生视差信息的像素，形成独特的晕环式设计，从而达到强化中央图形立体效果的目的。

按照不同立体视锐度分级（800"、600"、400"、200"、100"、60"、40"），按照每个级别1~2对图，设计随机点立体视觉训练图库。

通过对立体视图进行结构优化处理，大大提高了图像的清晰敏感度，降低了噪声干扰，提高了立体视觉检测的敏感性。

本发明还通过自由立体显示装置，实现了裸眼状态下检查双眼立体视觉，克服了传统检查方法受检者必须佩戴辅助分离眼镜（红绿眼镜或偏振光眼镜）的不足。

本发明设计了丰富多样的立体图形，可以适应3D电子设备体积小内存大的特性，丰富立体视觉检查的内容，增强检查的灵活性，避免既往检查图板图形单一易于记忆的缺陷，提高检测结果的可靠性。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，基于双眼立体视知觉矫治训练系统100包括：立体视锐度检查器、计算机控制的图像控制器10、图像分支器20、3D显示设备30、信号发射器35、3D眼镜40及其信号接收器45、随机点立体视觉训练图库15、画片图像清晰化装置、以及图像渐变叠加装置。

所述立体视觉训练图库15包含立体训练影片，并根据影片的内容和秒角范围分级分段，根据不同的立体视锐度选择不同的级不同的段给患者进行训练，做到患者检查的立体视锐度是多少，系统给出的立体训练中的立体视锐度就是多少；

所述立体视锐度检查器先用视差较大画片对进行检查，逐渐过渡到视差较小的画片对，以检测出真正的立体视锐度，并据此从所述立体视觉训练图库15中自动选择与被训练者立体视锐度相符的立体训练影片，以实现临界点训练；

所述计算机控制的图像控制器10随机地选择立体训练影片，并通过所述画片图像清晰化装置使被选择的训练画片提高图像的清晰度、降低噪声干扰、提高立体视觉检测的敏感性；所述计算机控制的图像控制器10设有缓冲器21，该缓冲器21设有两个缓冲区22、23，左图L放在左缓冲区22，右图R放在有缓冲区23，两图有微小的差异，以通过显示器左右帧的交替产生，使人眼产生立体视觉；

所述图像分支器20把被所述画片图像清晰化装置和所述图像渐变叠加装置处理过的所述立体图形画片P的供左眼视的画片L的信号和供右眼视的画片R的信号同时发送至所述3D显示设备30和所述信号发射器35,所述信号发射器35再把信号无线传输给所述信号接收器45；

所述3D眼镜包括左眼观测器和右眼观测器；

所述左眼观测器设有可供第一方向偏振光通过的左眼观测器液晶开关50，而所述右眼观测器设有可供第二方向偏振光通过的右眼观测器液晶开关60；

所述图像控制器10、所述画片图像清晰化装置21、和所述图像渐变叠加装置22、所述图像分支器20与交替地发出供左眼视的画片L的信号和供右眼视的画片R的信号的所述信号发射器35依次相连接；

所述供左眼视的画片L的信号以第一方向偏振光传播,而所述供右眼视的画片R的信号以第二方向偏振光传播；

所述信号接收器45与所述左眼观测器液晶开关50和所述右眼观测器液晶开关60电连通；

所述第一方向垂直于所述第二方向。

在一个实施例中，所述信号发射器35的工作频率与所述信号接收器45的工作频率相同。在另外一个实施例中，所述信号接收器45的工作频率整数倍，例如2倍、3倍、或过多倍。

在另外一个实施例中，该系统100还包括计算机控制的音频处理器、功率放大器70、和扬声器80。优选地，3D显示设备30可以是显示器、投影机、或投影幕。优选地，所述使两张画片重叠的操作包括使图片P在屏幕上产生位移，其由键盘、鼠标、或游戏手柄实现。优选地，所述3D显示设备30以至少120-240Hz的频率、按照帧序列的格式交替产生左帧图像L、右帧图像R，所述左、右帧图像L、R通过红外发射器35传输至3D眼镜的信号接收器45，所述3D眼镜40在左眼观测器和右眼观测器的作用下，使得左、右眼分别观看到供左眼视的画片L和供右眼视的画片P的图像，两只眼睛看到快速切换的不同画面L、R，并且在大脑中产生错觉，从而便观看到立体影像。

根据本发明的立体视功能的检查及训练系统，在做系统检查训练时，训练者可同时具有通过所述3D眼镜40的视觉、通过所述扬声器80的听觉、通过所述键盘、鼠标、或游戏手柄的触觉上的感受。

Claims (9)

1.一种基于双眼立体视知觉矫治训练系统，其特征在于，该系统主要包括立体视锐度检查器、计算机控制的图像控制器、图像分支器、3D显示设备、信号发射器、3D眼镜及其信号接收器、立体视觉训练图库、画片图像清晰化装置、以及图像渐变叠加装置，等等，

所述立体视觉训练图库包含立体训练影片，并根据影片的内容和秒角范围分级分段，根据不同的立体视锐度选择不同的级不同的段给患者进行训练，做到患者检查的立体视锐度是多少，系统给出的立体训练中的立体视锐度就是多少；

所述立体视锐度检查器先用视差较大画片对进行检查，逐渐过渡到视差较小的画片对，以检测出真正的立体视锐度，并据此从所述立体视觉训练图库中自动选择与被训练者立体视锐度相符的立体训练影片，以实现临界点训练；

所述计算机控制的图像控制器随机地选择立体训练影片，并通过所述画片图像清晰化装置使被选择的训练画片提高图像的清晰度、降低噪声干扰、提高立体视觉检测的敏感性；所述计算机控制的图像控制器设有缓冲器，该缓冲器设有两个缓冲区，左图放在左缓冲区，右图放在有缓冲区，两图有微小的差异，以通过显示器左右帧的交替产生，使人眼产生立体视觉；

所述图像渐变叠加装置渐变地弱化所述立体图外围区域的对比度，强化匹配成对产生视差信息的像素，弱化非匹配成对不产生视差信息的像素，形成晕环式设计，从而强化中央图形的立体效果；

所述图像分支器把被所述图像清晰化装置和所述图像渐变叠加装置处理过的所述立体训练影片的立体图形画片的供左眼视的画片信号和供右眼视的画片信号同时发送至所述3D显示设备和所述信号发射器；

所述3D眼镜包括左眼观测器和右眼观测器；

所述左眼观测器设有可供第一方向偏振光通过的左眼观测器液晶开关，而所述右眼观测器设有可供第二方向偏振光通过的右眼观测器液晶开关；

所述图像控制器、所述画片图像清晰化装置、和所述图像渐变叠加装置、所述图像分支器与交替地发出供左眼视的画片信号和供右眼视的画片信号的所述信号发射器依次相连接；

所述供左眼视的画片信号以第一方向偏振光传播,而所述供右眼视的画片信号以第二方向偏振光传播；

所述信号接收器与所述左眼观测器液晶开关和所述右眼观测器液晶 开关电连通；

所述第一方向垂直于所述第二方向；

所述信号发射器的工作频率与所述信号接收器的工作频率相同,或是所述信号接收器的工作频率整数倍。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，优选地，本系统还包括画片图像清晰化装置和图像渐变叠加装置，通过对立体视图进行结构优化处理，大大提高了图像的清晰敏感度，降低了噪声干扰，提高了立体视觉检测的敏感性。

3.如权利要求1和2所述的系统，其特征在于，优选地，所述立体训练影片的立体图形画片包括随机点立体图。

4.如权利要求1-3其中之一所述的系统，其特征在于，优选地，所述随机点立体图的制作过程如下：制作由随机形状和随机分布的随机点构成的母图，在其中描绘出立体图形的轮廓；根据观看距离和立体视锐度计算得出图形平移量；将立体图形定量侧方平移，而后与母图合并形成新图；将母图与新图并列合成，生成电子文件，即形成随机点立体图对。

5.如权利要求1-4其中之一所述的系统，其特征在于，优选地，所述电子文件为TIF格式。

6.如权利要求1-5其中之一所述的系统，其特征在于，优选地，立体视锐度按照800"、600"、400"、200"、100"、60"、40"分级。

7.如权利要求1-6其中之一所述的系统，其特征在于，优选地，按照立体视锐度每个级别1~2对图，设计随机点立体视觉训练图库。

8.如权利要求1-7其中之一所述的系统，其特征在于，优选地，本系统还通过自由立体显示装置，实现了裸眼状态下检查双眼立体视觉，克服了传统检查方法受检者必须佩戴辅助分离眼镜（红绿眼镜或偏振光眼镜）的不足。

9.如权利要求1-8其中之一所述的系统，其特征在于，采用多媒体技术。 

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