TWI543744B - 適應性視覺效能測試系統 - Google Patents

Description

適應性視覺效能測試系統 相關申請案之交互參照

本申請案係主張於2010年3月1日申請之美國臨時申請案第61/309209號之優先權，其完整內容合併於本文中以供參考。

發明領域

本發明係有關測試視覺之方法，而更特定於一種適應性視覺效能測試系統。

發明背景

視覺效能測試面臨許多挑戰。視覺功能目前在臨床與研究環境上以客觀的測量(例如，視覺敏銳度測試、對比靈敏度測試)來評定，實際上該等測量一直無法提供主體之視覺功能的一精確指示。該等方法有一缺點是其典型一次僅可測試視覺之一或兩部分(目標大小、比例對比)。真實世界的視覺功能係由根據一視覺目標之多個特性(例如，大小、比例對比、動作或速度、色彩、等等)來回應所組成。即使執行多個視覺測試，但每一測試係針對其測量之特定部分來修改，使得其無法取得視覺效能的全面意義。

甚至嚐試使用每日生活之代表活動來評估視覺功能的現有測試仍會有缺點。其一範例為使用一駕駛模擬器來測試視覺效能。該裝置之複雜度通常使測試變得更昂貴，並需能夠行進至位於其醫師辦公室遠端的一特定位置。此外，該測試經驗通常包括需要比簡單視域更複雜的認知與實體功能的工作。例如，某些駕駛模擬器中，主體必須確實位於該方向盤/擋風玻璃後方並且用以響應刺激而操作控制-這需要視覺處理與實體響應間的協調。因此，該測試情境無法達成一簡單的視覺功能評定。

根據該等可用的測試，仍需要與真實世界之功能更一致的視覺效能測量。

發明概要

本發明之各種不同實施例提供一種適應性視覺效能測試系統，其將具有可變結果機率資訊(例如，困難度、差異性)之視覺目標的主體響應轉譯為視覺效能之測量(能力)。本發明之某些實施例中，一種測試視覺效能之方法包含下列步驟：

(a)提供一記憶體以儲存多個視覺辨識測試以及與該視覺辨識測試相關聯之結果機率資訊；

(b)將該等視覺辨識測試的其中一個顯示至一主體；

(c)從該主體接收該視覺辨識測試之一響應；

(d)接收該視覺辨識測試之響應後，選擇具有根據來自該主體之響應來決定的選擇結果機率資訊之一隨後視覺辨識測試；

(e)顯示該隨後視覺辨識測試；

(f)從該主體接收該隨後視覺辨識測試之一響應；

(g)重覆步驟(d)至(f)直到達到一停止準則；以及

(h)輸出根據從該主體接收之響應組合來決定的一視覺效能分數，以及顯示至該主體之該等視覺辨識測試的該結果機率資訊。

本發明之特定實施例中，於一電腦可讀媒體中具體化之軟體可由一處理器來執行，使得該類方法之步驟可得以執行。其他實施例中，一適應性視覺效能測試系統包括一記憶體，其用以儲存多個視覺辨識測試以及與每一視覺辨識測試相關聯之結果機率資訊、一顯示器，其操作來將該等視覺辨識測試之每一個的一影像顯示至一主體、一輸入裝置，其操作來從該主體接收該等視覺辨識測試之每一個的一響應、以及一處理器，其操作來執行儲存於該記憶體中之指令以執行該類方法之步驟。

圖式簡單說明

本發明以及其優點可藉由參照下列說明，並結合該等附圖而獲得更完整的了解，其中相同參考數字表示相同特徵。

第1圖是一根據本發明之一特定實施例的一適應性視覺效能測試系統之方塊圖；以及第2圖是一繪示根據本發明之一特定實施例的一示範測試視覺效能方法之流程圖。

較佳示範實施例之詳細說明

本揭示內容之各種不同實施例繪示於圖式中，各種不同圖式之相同數字一般用來參照為相同與對應的零件。如本文所用，該等術語“包含”、“包含有”、“包括”、“包括有”、“具有”、“具有”或任何其他變化型態係意欲涵蓋一非互斥包括。例如，包含一系列元件之一程序、物品、或裝置不需僅侷限於該等元件，但亦可包括未明確列出或該類程序、物品、或裝置固有之其他元件。此外，除非相反地明確指出，“或”參照為一包括或而不參照為一互斥或。

此外，本文給予之任何範例或圖形並不以任何方式來視為其使用之任何術語或多個術語之限制、限度，或明確定義。而是，該等範例或圖形可視為相關一特定實施例來說明以及僅作為舉例解說。業界熟於此技者可體認該等範例或圖形使用之任何術語或多個術語可包含於該說明書中該處或其他部分給予或不給予的其他實施例，而所有該類實施例意欲包括於該術語或多個術語的範疇中。指定該類非限定範例與圖形之語言包括，但不侷限於：“例如”、“舉例”、“比如”、“於一實施例中”。

第1圖是一根據本發明之一特定實施例的一視覺效能測試系統100之方塊圖。該系統100包括包含一顯示器104與一輸入裝置106之一主體介面。該顯示器104可為用以產生一主體之一視覺可感知影像的任何適當裝置，諸如一螢幕。該輸入裝置106包括適合從一主體接收響應之一或更多組件，諸如一按鈕、一鍵盤、一滑鼠、或任何其他適當的輸入裝置。一計時器亦可與該輸入裝置106相關聯，使得該主體用於提供一響應所需之時間區間可被測量。各種不同實施例中，該系統100可包括從該主體接收不同型式之響應的多個輸入裝置。

該系統100亦包括一處理器108與儲存該處理器可執行之指令，下文中稱為“編碼”202的一記憶體200。該記憶體200可包括任何適當型式的資訊儲存器，無論是依電性或非依電性，其包括但不侷限於電子、磁性、或光學記憶體。該處理器108可包括一或更多微處理器、微控制器、可規劃裝置、或其他適當的組件以處理資訊並執行指令來使該系統100之各種不同功能、包括本文所述之該等功能可得以執行。特別是，該處理器108可針對該主體於一視覺效能分數的一測試器介面110產生一輸出。針對該測試器介面110，該輸出可以任何適當格式來產生，包括一螢幕上之視覺顯示器、一紙張印出、彩色燈光、一語音合成器產生之聲響記錄、或業界熟於此技者熟知的其他輸出方法。該處理器108亦可透過該測試器介面110，以及允許使用者來控制該系統100之操作的其他資訊來接收輸出格式的選擇。

該記憶體200亦儲存有關一組視覺辨識測試204與針對該等視覺辨識測試204之每一個的相關結果機率資訊206之資訊。例如，可使用主體響應之統計控制分析來收集該結果機率資訊206。本發明之各種不同實施例中，該等視覺辨識測試204使用該顯示器104將一視覺可感知影像提供至一主體，而該主體使用該輸入裝置106來提供一適當回應。該上下文中，“辨識”可參照為對該影像顯示之任何適當的主體響應。例如，該主體可受測試來決定其是否可完全分辨該影像。另一範例中，該主體可被要求來分辨許多替代特性，諸如識別該主體之色彩、外型、或定向。視覺測試技術中著名的共同使用影像包括一字母“E”或一藍多視力表“C”之定向，其中該主體使用一四鍵襯墊來作為該輸入裝置106以指示該影像之定向(上、下、左、右)。

特別是，該等視覺辨識測試204可被有效指定來改變影響視覺辨識之機率的一影像參數，其依次用來將結果機率資訊206指派至該測試204。使用來自主體之大範圍視覺能力的響應，每一測試之該結果機率資訊206可得以估計。例如，較小物件通常比較大物件更難分辨，所以藉由使用較小影像，一物件被看見時需要該主體來辨識並於一特定時間週期內回應之一測試204會更難完成。或者，用於呈現該影像之時間週期可加以變化以改變該工作之困難度。影像參數可於該測試204中或多個測試204之間變化。於先前類型的測試204之一範例中，一影像可以一小尺寸來開始並在經過一段時間後放大，而該主體之成功辨識可根據該主體辨識該影像之時間來評定。後者之一範例中，不同的視覺測試204可顯示不同大小之相同影像，而該主體之成功辨識可根據一特定大小之影像是否可被該主體辨識來評定。

該等視覺辨識測試204亦可有效改變會影響影像辨識之困難度的許多不同影像參數，而因此，可最佳地分辨視覺能力的準位。例如，諸如影像對比、色彩、以及明顯的移動速度之影像參數可連同影像大小而改變。有利情況是，用於該顯示器104之演算法可允許影像參數有系統地改變以修改該等影像參數，而一高解析度顯示器104可用來賦能對比變化型態等等之較佳測量。諸如該影像中存在散光或眩光之其他視覺效應亦可針對其對視覺效能的效應而加以評估。本發明之特別實施例可有利於在改變許多不同的影像參數與該等響應向量之測試204中，使用該結果機率資訊206以決定一整體的視覺效能分數，其可提供給每日生活中實行的各種不同視覺辨識工作一個更全面的視覺效能指示。如先前所述，亦可允許使用者來客製化該測試程序，包括使用該測試器介面110來選擇特定的視覺辨識測試204。

本發明之各種不同實施例可使用一適應性測試程序，比如給予該主體之隨後視覺辨識測試204可根據一先前的視覺辨識測試204中之該主體效能來決定。特別是，根據該主體目前的估計能力並於一適當的結果機率資訊206準位來選擇隨後的測試204。因此，例如，可選擇具有可比較的結果機率資訊206但使用一不同視覺辨識工作之一測試204。另一範例中，若該主體無法成功回應先前的視覺辨識測試204，則可以結果機率資訊206來選擇一視覺辨識測試204以更匹配一主體之目前估計能力。該結果機率資訊206之適應性等級可允許多個測試中包括適合每一主體之能力準位的測試，使得該主體不被給予太困難或太容易給予該目前能力準位之估計的大量工作。於是，適應性測試程序可允許該主體之視覺效能被有效測試，而某種程度上可提供每日活動中該主體之視覺功能的一較佳全面性指示。

已接收到一預定數量之響應時，該視覺效能分數可根據該等測試204之響應以及該等測試204之結果機率資訊206來決定。於特定範例中，該分數可使用一項目響應理論(IRT)計分演算法並針對具有不同困難度準位之多個工作來決定。其最簡單型式中，該瑞希(Rasch)方程式可針對具有某些特定能力準位的人給予一成功機率(亦稱為項目響應函數)，其如下所示：

其中p _ij (θ _j )為針對可正確回應一困難度項目b _i 之能力θ _j 的人之一成功機率。

該方程式可針對不同差異性能力的工作來進一步修改，其中a為一工作以不同能力準位來區別人群的程度，其如下所示：

正確猜測一答案的機率可作為一猜測參數c來進一步合併於該方程式中：

可使用考量該等項目參數以及該主體之正確與錯誤響應的組合之項目響應函數來估計能力。該資訊亦可用於該適應性測試選擇程序中來更有效估計視覺效能以及進一步改善該效能分數之可靠性。該類技術於諸如使用於標準化大專入學考試之適應性測試的認知測試中已相當著名，但應用於視覺效能測試與針對視覺辨識工作之特性(例如，困難度、差異性)的評估尚未於習知測試中發現。相反地，認知測試中已相當努力致力於克服視覺效能中的困難，使得即使視覺損傷的人亦適合測試認知能力。

第2圖是一繪示根據本發明之一特定實施例的一示範測試視覺效能方法之流程圖300。步驟302中，一記憶體可設有多個視覺辨識測試以及針對每一測試之相關聯結果機率資訊。步驟304中，該等視覺辨識測試其中一個可顯示至一主體。步驟306中，從該主體接收一響應。

接收該響應後，該方法行進至步驟308，其中可選擇一隨後的視覺辨識測試以具有根據該主體響應來決定之結果機率資訊。步驟310中，該選擇之視覺辨識測試之後顯示至該主體，而步驟312中，從該主體接收一響應。決定步驟314中，一決定係由是否已達到一停止準則組成。例如，停止準則可包括到達一預定數量之響應、達到該響應中之一預定統計顯著性準位、或用以決定適當收集之資訊何時指出該主體之視覺效能的其他類似標準。該停止準則亦可為該類標準之一組合，使得達到該等每一標準時、達到根據所有該等標準之一全部分數時等等，皆視為已達到該停止準則。若達到該停止準則，則步驟308、310、以及312可被重覆直到接收到足夠的響應為止。

一旦接收該預定數量之響應後，步驟314中可產生包括從該等響應決定之一視覺效能分數以及該等視覺辨識測試之該結果機率資訊的一輸出。於特定實施例中，該視覺效能分數可為一單一數字標稱值或“通過/失敗”輸出。於替代實施例中，該視覺效能分數亦可包括針對不同視覺工作之個別分數。一般而言，考量到具有可變結果機率資訊之適應性測試期間收集的響應之任何適當的計分輸出型式會與本發明一致。

雖然本文已詳細說明各種實施例，但應了解該說明係僅作為範例而不以一限制觀點視之。例如，已呈現一測試方法之一特定範例時，應了解該測試方法亦可以一種與本文說明之各種不同測試選擇方法以及影像參數變化形態之任一個一致的方法來修改。於是，可進一步了解到對已參照本說明之業界熟於此技者而言，很明顯地該等實施例與其他實施例之細節中可作若干變化、並由其來完成。應可預期所有該類變化與其他實施例皆在下文中該等申請專利範圍與其合法等效元件的範疇中。

100．．．視覺效能測試系統

104．．．顯示器

106．．．輸入裝置

108．．．處理器

110．．．測試器介面

200．．．記憶體

202．．．編碼

204．．．視覺辨識測試

206．．．結果機率資訊

300．．．流程圖

302、304、306、308、310、312、314．．．步驟

第1圖是一根據本發明之一特定實施例的一適應性視覺效能測試系統之方塊圖；以及

第2圖是一繪示根據本發明之一特定實施例的一示範測試視覺效能方法之流程圖。

300．．．流程圖

302、304、306、308、310、312、314．．．步驟

Claims (15)

1. 一種以電腦實施測試視覺效能之方法，包含有下列步驟：(a)提供一記憶體，其儲存多個視覺辨識測試以及與每一視覺辨識測試相關聯之結果機率資訊，該結果機率資訊係利用包括辨識一視覺目標時變化難度與辨別性的受試主體響應之統計控制分析來收集；(b)將該等視覺辨識測試的其中一個對一受試主體顯示；(c)從該受試主體接收該視覺辨識測試之一響應；(d)接收該視覺辨識測試之響應後，選擇具有基於該受試主體於一先前視覺辨識測試之表現來決定的選定結果機率資訊之一隨後視覺辨識測試，該隨後視覺辨識測試係處在基於該受試主體當前被評定能力之一適宜程度的結果機率資訊；(e)顯示該隨後視覺辨識測試；(f)從該受試主體接收對該隨後視覺辨識測試之一響應；(g)重覆步驟(d)至(f)直到達到一停止準則；以及(h)輸出根據從該受試主體接收之響應組合、以及對該受試主體顯示之該等視覺辨識測試的該結果機率資訊來決定的一視覺效能分數。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該視覺效能分數是使用一項目響應理論(IRT)模型來決定。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等視覺辨識測試受選擇來改變至少一個影像參數，該參數從由下列影像參數所組成的一群組中選擇：大小、對比、色彩、定向、展現時間、以及運動的表面速率。
4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該等視覺辨識測試係選擇來改變至少兩個不同的影像參數。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等視覺辨識測試包含呈現具有干擾或眩光之影像。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該視覺效能分數進一步根據一正確猜測之機率來決定。
7. 一種適應性視覺效能測試系統，其包含有：一記憶體，其儲存多個視覺辨識測試以及與每一視覺辨識測試相關聯之結果機率資訊，該結果機率資訊係利用包括辨識一視覺目標時變化難度與辨別性的受試主體響應之統計控制分析來收集；一顯示器，其可操作來將該等視覺辨識測試中之每一個的一影像對一受試主體顯示；一輸入裝置，其可操作來從該受試主體接收該等視覺辨識測試中之每一個的一響應；以及一處理器，其可操作來執行儲存於該記憶體中之多個指令以執行下列步驟：(a)將該等視覺辨識測試的其中一個對一受試主體顯示；(b)從該受試主體接收該視覺辨識測試之一響 應；(c)接收該視覺辨識測試之響應後，選擇具有基於該受試主體於一先前視覺辨識測試之表現來決定的選定結果機率資訊之一隨後視覺辨識測試，該隨後視覺辨識測試係處在基於該受試主體當前被評定能力之一適宜程度的結果機率資訊；(d)顯示該隨後視覺辨識測試；(e)從該受試主體接收該隨後視覺辨識測試之一響應；(f)重覆步驟(c)至(e)直到達到一停止準則為止；以及(g)輸出根據從該受試主體接收之響應組合、以及對該受試主體顯示之該等視覺辨識測試的該結果機率資訊來決定的一視覺效能分數。
8. 如申請專利範圍第7項之系統，更包含一計時器，其可操作來決定顯示該等視覺效能測試的其中一個以及接收到該顯示的視覺效能測試之受試主體響應間的一時間。
9. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該輸入裝置包含多個輸入組件，每一輸入組件能夠從該受試主體接收一不同類型的響應。
10. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該視覺效能分數是使用一項目響應理論(IRT)模型來決定。
11. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該等視覺辨識測試 受選擇來改變至少一個影像參數，該參數從由下列影像參數所組成的一群組中選擇：大小、對比、色彩、定向、展現時間、以及運動的表面速率。
12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該等視覺辨識測試係選擇來改變至少兩個不同的影像參數。
13. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該等視覺辨識測試包含呈現具有干擾或眩光之影像。
14. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該視覺效能分數進一步根據一正確猜測之機率來決定。
15. 一種於電腦可讀媒體中具體化之軟體，其由一處理器執行時可操作來致使如請求項1至6中任一項所界定之方法的步驟被執行。