一种基于眼球追踪的智能视觉功能训练系统及其训练方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108721070A(43)申请公布日2018.11.02(21)申请号201710280610.5(22)申请日2017.04.24(71)申请人河北工业大学地址300401天津市北辰区西平道5340号河北工业大学(72)发明人田汉民张天戎小莹(51)Int.Cl.A61H5/00(2006.01)A61B5/16(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种基于眼球追踪的智能视觉功能训练系统及其训练方法(57)摘要本发明的基于眼球追踪的智能视觉功能训练系统及其训练方法，具体涉及一种基于眼球追踪的视力增视训练系统及训练方法，是一种通过眼球追踪技术对受训者眼睛动作进行有效识别，及时、科学、高精度地引导受训者视力训练动作的智能视觉功能训练系统及其训练方法。所述智能视觉功能训练系统包括眼球追踪装置、显示与声音装置、输入装置、控制装置。本发明与其他依靠受训者主观讲述等方式反馈视力跟踪效果的训练系统相比，具有迅速及时、准确客观的优势，这对后续视力训练适当设置起着重要的作用。并具有使训练内容丰富多彩。不但锻炼了受训者的视力，也可同时让受训者具有智力开发、娱乐休息的效果。CN108721070ACN108721070A权利要求书1/1页1.基于眼球追踪的智能视觉功能训练系统及其训练方法，其特征在于：实时跟踪受训者的眼球位置、视线焦点位置，以及时高精度地引导受训者视力训练动作；基于眼球追踪装置获取的受训者的人脸图像、眼部区域图像、瞳孔图像，采用多级处理的眼睛检测算法确定受训者的眼球位置、视线焦点位置；通过将受训者的眼球位置、视线焦点位置与基于显示与声音装置显示的增视训练图标及视标对比，以实现及时、科学、高精度地获取受训者的眼球跟踪误差，对受训者视力训练动作进行评判；通过显示与声音装置向受训者通知视力训练动作的跟踪效果，使受训者与智能视觉功能训练系统之间形成交互，并相应控制显示与声音装置后续显示的增视训练图标及视标、声音提醒。2.根据权利要求1所述智能视觉功能训练系统，其特征在于：包括眼球追踪装置、显示与声音装置、输入装置、控制装置。3.根据权利要求2所述智能视觉功能训练系统的眼球追踪装置，其特征在于：为红外图像采集设备和可见光图像采集设备或其中的一种；采样率从1赫兹到300赫兹可用，可实现高速测量单眼或双眼；采集图像包括(但不限于)受训者的人脸图像、眼部区域图像、瞳孔图像；所述人脸图像、眼部区域图像、瞳孔图像包括(但不限于)2D图像和3D图像或其中的一种。4.根据权利要求2所述智能视觉功能训练系统的控制装置包括(但不限于)实现完整的受训者的眼球位置、视线焦点位置定量分析；包括(但不限于)详细分析受训者的凝视，眨眼，瞳孔反应等。5.根据权利要求2所述智能视觉功能训练系统的显示与声音装置包括(但不限于)具有3D功能的显示屏幕、具有3D功能可穿戴眼睛式显示屏幕、通用的LED显示屏幕、通用的液晶显示屏幕、具有可控发光的物体，或其中的一种。2CN108721070A说明书1/7页一种基于眼球追踪的智能视觉功能训练系统及其训练方法技术领域[0001]本发明涉及一种视力训练系统，具体涉及一种基于眼球追踪的视力增视训练系统及训练方法。背景技术[0002]眼睛是心灵之窗，视力问题将会给青少年带来很多生活、学习的不便。近年来，越来越多的青少年出现各种视力问题，甚至近视、远视或者弱视的问题呈现幼龄化的趋势。如何能够帮助远近弱视者，尤其是青少年儿童远近弱视获得稳定良好的自然视力具有重要的意义。[0003]虽然视力问题可以通过光学透镜的方式、手术治疗得到矫正，但是还有很多人不愿意选择光学透镜方式，同时也不愿意或者不能采取手术的方式来获得理想的自然视力。对眼球肌肉系统的自然视力训练、对大脑视觉系统的进行训练是光学透镜的方式、手术治疗方式之外的改善视力问题的一个途径。目前人们开发一些视力训练及后像增视系统等改善患者特别是青少年的近视、远视或者弱视。但目前这些视力训练系统都让受训练者自己观察、跟随、捕捉发光点、线、面、物或者图像以进行视觉训练，在高精度地获取受训者的眼球位置、对受训者指引的科学客观方面存在不足。比如在青少年、儿童的视力训练中，长时间进行跟随、捕捉发光点、线、面、物或者图像视觉训练，缺乏交互，其过程枯燥、乏味，难以长期坚持，训练效果差，无法保证青少年、儿童依从训练，导致视力训练效果不佳；其次，由青少年、儿童根据其自我感知上报受训动作的效果存在不科学性、不客观性。[0004]所以考虑到眼睛是一个非常精细的器官，提供一种及时、科学、高精度地获取受训者的眼球跟踪误差，无法高精度实现视力训练闭环反馈控制，精确及时地引导受训者的视力训练动作的视力训练系统，对进一步提高