用于确定个体的眼睛和头部移动的方法 |
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申请号 | CN201380041750.7 | 申请日 | 2013-07-04 | 公开(公告)号 | CN104736041A | 公开(公告)日 | 2015-06-24 |
申请人 | 埃西勒加拿大有限公司; 蒙特利尔大学; | 发明人 | G·吉瑞德特; J·弗拜特; R·度缇; E·卢戈; | ||||
摘要 | 用于确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度的方法,该方法包括:-一个目标提供步骤,在该目标提供步骤中,提供包括至少两个不同视觉目标的一个视觉目标列表;-一个参考 定位 步骤;-一个参考目标提供步骤,在该参考目标提供步骤中,提供包括一个视觉目标和一个听觉目标的一个参考目标;-一个参考目标凝视步骤,在该参考目标凝视步骤中,该个体凝视该参考目标;-一个周围目标提供步骤,在该周围目标提供步骤中,提供包括一个视觉目标和一个听觉目标的一个周围目标;-一个周围目标凝视步骤,在该周围目标凝视步骤中,该个体凝视该周围目标;以及-一个旋转测量步骤,在该旋转测量步骤中,测量该个体的头部的旋转 角 度和该个体的眼睛的旋转角度。 | ||||||
权利要求 | 1.用于确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度的方法,该方法包括: |
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说明书全文 | 用于确定个体的眼睛和头部移动的方法[0002] 已知的是,当接连地注视不同的方向时,个体具有移动他们眼睛或他们头部的不同倾向。 [0003] 当生产眼用透镜时,这种倾向可以具有重要意义。 [0004] 例如,如US 2010/0002191中所披露,当生产眼用透镜时,可以考虑这种倾向以便确定中央视觉的矫正与周围视觉的矫正之间的折衷。 [0005] 对于更喜欢移动他的眼睛以便观察一个离轴对象的佩戴者来说,透镜制造商可以提供一个眼用透镜,该眼用透镜具有矫正佩戴者的中央视觉的眼用透镜的一个更大区域。因此,对于眼睛的旋转角度的一个较大的间隔,由佩戴者观察到的一个对象的图像校正地形成在视网膜上。 [0006] 然而,对于更喜欢移动他的头部并且因此通常在位于眼用透镜的中心周围的一个有限区域中看穿眼用透镜的佩戴者来说,一个较大的周围区域适配用于周围视觉。 [0007] WO 2009/044080披露了以下这种方法:适配一个渐进眼用透镜的前面和后面的附加值,以便不仅大致获得眼用透镜的所规定的附加值,而且根据佩戴者的眼睛和头部移动适配眼用透镜的一个使用特征。 [0008] 这种对渐进眼用透镜的该使用特征的适配与渐进眼用透镜的一个定制相对应。实施这种适配是为了改进在佩戴者改变他的视线方向时佩戴者所出现的一种感觉。以此方式,获得渐进眼用透镜的增加的舒适度和使用。 [0009] 如通过先前实例示出,由于在设计一个渐进眼用透镜时移动眼睛或头部的倾向成为一个重要的参数,重要的是提供越来越精确的用于确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度的方法。 [0012] 本发明的一个目的是提供一种不会呈现在上文提及的缺点的用于确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度的方法,具体来说是一种比现有技术方法更精确的方法。 [0013] 为此,本发明提出一种用于确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度的方法,该方法包括: [0014] -一个目标列表提供步骤,在该目标列表提供步骤中,提供包括至少两个不同视觉目标的一个视觉目标列表, [0015] -一个参考定位步骤,在该参考定位步骤中,将个体定位在一个参考位置中,[0016] -一个参考目标提供步骤,在该参考目标提供步骤中,提供一个参考目标,该参考目标包括一个参考视觉目标和一个参考听觉目标,该参考视觉目标和该参考听觉目标被放置在空间中大致同一个位置、在参考位置中处于个体的前面,并且这样使得在参考位置中的个体的头部与参考目标之间的虚拟线是大致垂直于由在参考位置中的个体的肩部所限定的垂直面, [0017] -一个参考目标凝视步骤,在该参考目标凝视步骤中,个体凝视该参考目标,[0018] -一个周围目标提供步骤,在该周围目标提供步骤中,提供一个周围目标,该周围目标包括一个周围视觉目标和一个周围听觉目标,该周围视觉目标和该周围听觉目标相对于该参考目标被放置在大致同一个偏移位置,该视觉目标是从该视觉目标列表中随机选择的, [0019] -一个周围目标凝视步骤,在该周围目标凝视步骤中,个体凝视该周围目标而不移动他的肩部,他的头部和眼睛是朝向该周围目标定向的, [0020] -一个旋转测量步骤,在该旋转测量步骤中,测量为了从凝视参考目标转至凝视周围目标而进行的个体头部的旋转角度和个体眼睛的旋转角度, [0021] 其中通过将周围目标随机放置在不同的偏移位置处,将参考凝视步骤、周围目标提供步骤、周围目标凝视步骤以及旋转测量步骤重复至少两次。 [0022] 有利地,根据本发明的方法提供对个体的眼睛和头部移动的相对幅度的更为精确的测量。 [0023] 具体来说,诸位发明人已观察到,当测量个体的眼睛和头部移动的相对幅度时,将听觉目标和视觉目标与在一个具有不同视觉目标的列表中随机选择的视觉目标组合起来会显著增大这些测量的精确度。 [0024] 在本发明的意义上,一种方法的精确度(也称为再现性或重复性)是在不变条件下的重复测量展示相同结果的程度。 [0025] 根据可以单独或组合地进行考虑的另外的实施例: [0026] -使周围视觉目标相对于参考视觉目标水平地偏移,和/或 [0027] -使参考视觉目标和周围视觉目标放置在个体的视平线上,和/或 [0028] -在周围目标提供步骤中,将周围目标放置成使得对于个体来说,周围目标与参考目标之间的角是大于或等于20°并且小于或等于80°,和/或 [0029] -视觉目标列表中的这些视觉目标是由个体可区分识别的,和/或 [0030] -视觉目标列表的这些视觉目标是在多个字母数字符号当中选择的,和/或[0031] -听觉目标由一个白噪声信号组成,该白噪声信号具有大于或等于30dB并且小于或等于100dB的一个声压级,和/或 [0032] -该白噪声是由用于控制来自视觉目标列表的这些视觉目标的该随机选择的一个噪声发生器生成,和/或 [0033] -参考目标凝视步骤和/或周围凝视步骤具有至少500ms的持续时间,和/或[0034] -参考目标凝视步骤与周围目标提供步骤之间的时间是小于或等于周围凝视步骤的持续时间的五分之一,和/或 [0035] -当重复周围目标提供步骤、周围目标凝视步骤和旋转测量步骤时,使周围目标相对于参考目标的位置大致对称地随机放置在两个偏移位置中。 [0036] 根据另一个方面,本发明涉及一种确定个体的眼睛头部移动策略的稳定性的方法,其中该方法包括: [0037] -一个第一测量阶段,在该第一测量阶段中,使用根据本发明的至少一个第一方法来确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度,以及 [0038] -另一个测量阶段,在该另一个测量阶段中,使用与本发明的方法类似的另一个方法来确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度,其中该参考目标和该周围目标由完全相同的视觉目标组成。 [0039] 根据另一个方面,本发明涉及一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列,该一个或多个指令序列是一个处理器可访问的并且当被该处理器执行时,引起该处理器实施根据本发明的方法的至少参考目标提供步骤、周围目标提供步骤和旋转测量步骤,例如,全部步骤。 [0040] 此外,本发明还涉及一种计算机可读介质,该计算机可读介质携带有根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列。 [0041] 如从以下讨论中明显的是,除非另有具体规定,否则应了解到,贯穿本说明书,使用诸如“计算”、“运算”、“生成”等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似电子计算装置的动作和/或过程,该动作和/或过程对该计算系统的寄存器和/或存储器内表示为物理(诸如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成该计算系统的存储器、寄存器和其他此类信息存储、传输或显示装置内的类似地表示为物理量的其他数据。 [0042] 本发明的实施例可以包括用于执行在此所述操作的设备。此设备可以是为所期望的目的而专门构建的,或此设备可以包括一个通用计算机或被储存在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的数字信号处理器(“DSP”)。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中,如但不限于任何类型的磁盘,包括软磁盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁性或光学卡,或任何其他类型的适合于存储电子指令并且能够耦联到计算机系统总线上的介质。 [0043] 本文中所介绍的方法和显示器并非本来就与任何具体的计算机或其他设备相关。各种通用系统可以与根据此处的教导的程序一起使用,或者其可以证明很方便地构建一个更专用的设备以执行所期望的方法。各种这些系统所希望的结构将从以下描述中得以明了。此外,本发明的实施例并没有参考任何具体的编程语言而进行描述。将认识到的是,各种编程语言都可以用来实现如此处所描述的本发明的教导。 [0045] -图1是根据本发明的一种方法的不同步骤的表示, [0046] -图2和图3示出测量个体的眼睛和头部移动的原理,并且 [0047] -图4表示可以用于实施根据本发明的一种方法的一个测量装置。 [0048] 根据在图1上示出的本发明的一个实施例,用于确定个体的眼睛和头部移动的相对幅度的方法包括: [0049] -一个目标列表提供步骤S1, [0050] -一个参考定位步骤S2, [0051] -一个参考目标提供步骤S3, [0052] -一个参考目标凝视步骤S4, [0053] -一个周围目标提供步骤S5, [0054] -一个周围目标提供步骤S6,以及 [0055] -一个旋转测量步骤S7。 [0056] 通过将一个周围目标随机放置在不同的偏移位置处,来将参考凝视步骤S4、周围目标提供步骤S5、周围目标凝视步骤S6以及旋转测量步骤S7重复至少两次。 [0057] 在目标列表提供步骤S1中,提供包括至少两个不同视觉目标的一个视觉目标列表。 [0058] 在本发明的意义上,当个体可以在观看第一视觉目标500ms后在小于500ms的时间内将第二视觉目标与第一视觉目标区分开来时,两个视觉目标被认为是不同的,其中个体在观看第一视觉目标和第二视觉目标的每一时刻之间存在至少1s的休息期。 [0059] 例如,视觉目标列表的这些视觉目标可以在多个字母数字符号、数字、字母、符号、图像、几何对象如n分支起始等当中进行选择。 [0060] 具有不同的视觉目标给本方法增添了一个意外效果,实际上个体事先并不知道他将被要求凝视哪些视觉目标。 [0061] 根据本发明的一个实施例,视觉目标列表的这些视觉目标是由个体可区分识别的。 [0062] 在本发明的意义上,当两个视觉目标是不同的,并且个体可以在小于500ms的时间内识别每个目标时,这两个视觉目标被认为是可区分识别的。 [0063] 例如,如果个体是欧洲人,则视觉目标列表的这些视觉目标可以在拉丁字母表当中进行选择,并且如果个体是中国人,则这些视觉目标可以在中文字符中进行选择。 [0064] 诸位发明人已观察到,当这些视觉目标可由个体区分识别时,本发明的方法的精确度得到改进,即使个体没有被要求识别这些视觉目标。 [0065] 视觉目标列表可以包括大于两个的数量的视觉目标。例如,视觉目标列表可以包括拉丁字母表的26个字母。 [0066] 增加视觉目标的数量有利地提供了增加参考凝视步骤S4、周围目标提供步骤S5、周围目标凝视步骤S6以及旋转测量步骤S7可以重复进行的次数的可能性,而不使个体预测到可能出现的视觉目标。因此,可以重复测量步骤多次,同时保持对个体的惊讶效果,因而维持该测量方法的一个高精确度。 [0067] 在参考定位步骤S2中,使个体定位在一个参考位置中。 [0068] 在参考目标提供步骤S3中,提供一个参考目标。 [0069] 该参考目标包括一个参考视觉目标和一个参考听觉目标。 [0070] 该参考视觉目标不一定是在目标列表提供步骤中所提供的视觉目标列表中所选择的,该参考视觉目标可以是一个LED或任何其他光子装置。 [0071] 使参考目标(在图2和图3中表示为R)放置在参考位置中处于个体的前面,这样使得在参考位置中的个体的头部与参考目标之间的虚拟线是大致垂直于由在参考位置中的个体的肩部所限定的垂直面。 [0072] 使参考视觉目标和参考听觉目标放置在空间中大致同一个位置。 [0073] 在参考凝视目标S4中,被定位在参考位置中位于参考目标前面的个体凝视参考目标。随后使个体的头部和眼睛朝向参考目标定向。 [0074] 在周围目标提供步骤S5中提供一个周围目标,在图3中表示为T。 [0075] 该周围目标包括一个周围视觉目标和一个周围听觉目标,该周围视觉目标和该周围听觉目标相对于参考位置被放置在大致同一个偏移位置。 [0076] 该周围视觉目标是从视觉目标列表中随机选择的。在周围视觉目标的选择是随机的情况下,个体事先并不知道他将凝视哪个视觉目标。 [0077] 诸位发明人已观察到,所随机选择的不同视觉目标结合听觉目标的使用显著改进了测量的精确度。 [0078] 根据本发明的一个实施例,参考听觉目标和周围听觉目标由一个白噪声组成,该白噪声具有大于或等于30dB,例如大于或等于50dB并且小于或等于100dB,例如为80dB的一个声压级。 [0080] 诸位发明人已观察到,在使用一个白噪声作为听觉目标时,该方法的精确度得到改进。 [0081] 优选地,使周围目标相对于参考目标水平地偏移,以便对佩戴者的头部和眼睛的水平移动进行表征。 [0082] 根据本发明的一个实施例,使参考目标和周围目标放置在个体的视平线上,以便简化测量。 [0083] 周围目标相对于参考目标的角位移被称为角偏移并且表示为E。 [0084] 根据一个实施例,该角偏移是大于或等于20°,例如,大于或等于30°并且小于或等于80°,例如,小于或等于60°,以便在使个体凝视周围目标时,测量显著的头部和眼睛移动。 [0085] 在周围目标凝视步骤S6中,要求个体从参考位置开始,凝视周围目标T而不移动他的肩部。为了做到这样,个体部分地旋转他的头部并且部分地旋转他的眼睛(图3),这样使得他的凝视方向从参考目标R转到周围目标T。 [0086] 在图3中,αT表示个体头部的旋转角度,也称为头部的角偏差,以便从观察参考目标的参考位置转到观察测试目标的周围位置,αγ是由个体在同一时间执行的眼睛的旋转角度。 [0087] 因此,角偏移E是等于这两个角度αT和αγ之和。 [0088] 在旋转测量步骤S7中,测量为了从凝视参考目标转到凝视周围目标而进行的个体头部的旋转角度αT和个体眼睛的旋转角度αγ。 [0089] 将头部的中心A当做在包含此点和两个目标R和T的一个水平面中对于这些角度的一个测量点。 [0090] 然后,可以计算头部的角偏差αT除以角偏移E的商。此商对于仅转动头部以从参考目标转至周围目标的个体而言等于一,并且对于仅转动其眼睛的个体而言等于零。 [0091] 可以计算个体的一个眼睛/头部移动增益G。增益G可以通过头部的角偏差αT除以角偏移E的商的一个预定递增函数来定义。 [0092] 例如,增益G可以直接等于αT除以E的商:G=αT/E。主要旋转他的眼睛来注视周围目标的个体因此具有增益G的接近零的一个值,并且主要旋转他的头部来凝视同一周围目标的个体具有G的接近一的一个值。 [0093] 根据本发明,通过将周围目标随机放置在不同的偏移位置处来将参考凝视步骤、周围目标提供步骤、周围目标凝视步骤以及旋转测量步骤重复至少两次,优选6至30次,例如24次,以便提供对旋转角度的不同测量。 [0094] 根据本发明的一个实施例,当重复周围目标提供步骤、周围目标凝视步骤以及旋转测量步骤时,使周围目标相对于参考目标的位置大致对称地随机放置在两个偏移位置中,以便具有绝对值完全相同的角偏移E。 [0095] 诸位发明人已观察到,当参考目标凝视步骤和/或周围凝视步骤具有大于或等于500ms的持续时间时,方法精确度得到改进。为了减少该方法的时间,参考目标凝视步骤和/或周围凝视步骤应具有小于或等于5s(例如,4s)的持续时间。 [0096] 例如,参考目标凝视步骤具有2s的持续时间并且周围凝视步骤具有1s的持续时间。 [0097] 根据本发明的一个实施例,参考目标凝视步骤与周围目标提供步骤之间的时间是小于或等于周围凝视步骤的持续时间的五分之一。 [0098] 优选地,参考目标凝视步骤与周围目标提供步骤之间的时间是尽可能小的,例如,小于或等于周围凝视步骤的持续时间的十分之一。 [0099] 根据本发明的一个实施例,用于生成用于听觉目标的白噪声的噪声生成器被用于视觉周围目标从视觉目标列表的随机选择,以便确保一个良好的统计随机选择。 [0100] 周围目标的偏移位置还可以使用白噪声生成器随机地选择,以便提供作为不基于数值的不同随机序列系列。 [0101] 图4示出可以用于实施根据本发明的一种方法的一个系统。 [0102] 该系统包括多个移动跟踪装置100、多个视觉刺激激活器200、多个声学刺激激活器300以及一个控制单元400。 [0103] 这些视觉刺激激活器200是通过以下方式向受测试下的个体提供光学刺激的装置:光生成(任何类型的灯、发光二极管、有源屏幕、激光束等),或光反射(无源屏幕、镜子或扫描仪等),或光折射(玻璃、塑料、弹性透镜、光学纤维等,作为静态或动态光学装置),或光衍射、光极化、屏幕、玻璃、塑料或它们的任何组合。 [0104] 声学刺激物300是通过以下方式向受测试下的个体提供听觉刺激的装置:声音生成(任何类型的扬声器、声音换能器、振动器、升压器(boozer)等)、声音反射(静态或动态屏幕),或声音折射(静态或动态声音透镜、或谐振器),或声音衍射或它们的任何组合。 [0105] 这些移动跟踪装置遵循并且记录受测试下的个体的移动,特别是在测试过程中的眼睛和头部移动。将由这些装置收集的数据转储到控制单元400中用于分析。 [0106] 控制单元400接收由以下各项收集的所有数据:这些移动跟踪器100、可生成的反馈信号、声学和/或视觉激活器、内部接口(可编程逻辑控制器和/或放大器和/或信号调节器和/或换能器和/或检测器和/或声音和噪声生成器等)、外部接口(具有键盘和/或屏幕和/或指向装置的人机控制面板和/或计算机等)。 [0107] 控制单元400还生成刺激序列和轨迹(固定的、随机的、开环的或适配的)并且以正确方式提供激活器要求的能量(电、光、振动等),以使它们实现所要求的测试感觉范例。 [0108] 控制单元400还可以包括: [0109] -用于生成一个白噪声的一个噪声生成器, [0110] -用于生成随机数序列的一个随机序列生成器, [0111] -用于生成一个刺激范例序列的一个序列刺激范例生成器, [0113] -一个人机界面,该人机界面被链接到PLC上,从而允许在操作者与系统之间通过一个显示器和一个键盘进行对话, [0115] -一个电源,该电源提供所要求的电能以及标准保护,以及 [0116] -一个计算机,该计算机接收、存储来自这些移动跟踪器和/或来自该PLC的数据并且可以执行数据分析。 [0117] 根据本发明的一个实施例,噪声生成器可以用于生成随机数序列,以便随机选择来自视觉目标列表的视觉目标和/或周围目标的偏移位置。 [0118] 根据这种实施例,由噪声生成器生成的噪声信号被引入到用于可编程逻辑控制器PLC的一个模拟输入中并且被转化成能够辨识在0与10伏特DC之间的32768(2^15)个电平的一个二进制代码。 [0119] 可以通过一个电位计向该输入馈送噪声信号,该电位计被调整来给出PLC内部寄存器中29700个单位的一个平均稳定读数。 [0120] 使该寄存器的这些瞬时值以随机的方式从零个单位变成29700个单位。 [0121] 二进制值由PLC转化成显示大的不稳定性的一个十进制数。 [0122] 通过一个移位操作,第二数字和第三数字(对应于十进制代码中的第10个和第100个乘数)是分开的,从而提供从00到99的一个双密码十进制随机码。 [0123] 在每个移动被触发的时刻,实时进行周围目标的选择和/或周围目标的偏移。例如,当寄存器等于或大于50时,周围目标在个体的右边偏移并且当寄存器等于或低于49时,周围目标在佩戴者的左边偏移。 [0124] 当提供包括6个不同视觉目标的一个视觉目标列表时,创建包含一个启动范例的一个寄存器,例如:00623541。 [0125] 使用了8个位置(或8位密码),因为PLC寄存器针对8位密码的数给出一个直接高速转换。通过添加两个零使这些密码完整。 [0126] 该瞬时随机数被分成(从0到99)12个部分。 [0127] 一个环形移位步骤根据这12个部分分配如下:0至12,1位密码移位;12至23:2位密码移位,等等。 [0128] 在每一次试验时,在每个移位操作后,从寄存器中取出不同于零的最后一位密码。 [0129] 当环形向右移位时,将一个零添加到寄存器,例如,00623541,2个步骤给出:41006235,将5当做第一范例密码,并且通过添加一个零来使寄存器完整,以便具有: 41006230,等等。 [0130] 在获得首先5位密码组合后,强加最后一位,而无任何进一步操作。 [0131] 例如,为了强加对其中12个向右并且12个向左的总计24个左-右移动的确定,所出现的移动是在两个独立计数器中向左和向右计数的。这些计数器中的达到数字12的第一计数器在对应于另一个计数器的方向上强加移动。 [0132] 本发明进一步涉及一种用于确定个体的眼睛头部移动策略的稳定性的方法。 [0133] 诸位发明人已观察到,一些个体具有稳定的眼睛-头部移动策略,而其他个体具有不明确的眼睛-头部移动策略。 [0134] 当决定考虑个体的眼睛-头部策略用于设计一个眼用透镜时,眼睛-头部移动策略的稳定性可以是重要的信息。实际上,当个体具有一个不稳定的眼睛-头部策略时,为该个体定制一个眼用透镜可能看似是不相关的,而当个体的眼睛-头部策略是稳定的时,这种定制可以是相关的。 [0135] 根据本发明用于确定个体的眼睛头部移动策略稳定性的方法可以包括使用至少两种不同的测量方法测量个体的眼睛和头部移动的相对幅度。 [0136] 这些方法中的至少一种是根据本发明的一种方法。 [0137] 另一个方法可以是与根据本发明的方法类似的,其中参考目标和周围目标由完全相同的视觉目标组成。 [0138] 在本发明的意义上,当个体在观看第一视觉目标500ms后无法在小于500ms的时间内将第二视觉目标与第一视觉目标区分开来时,两个视觉目标被认为是完全相同的,其中个体在观看第一视觉目标和第二视觉目标的每一时刻之间存在至少1s的休息期。 [0139] 例如,该另一种方法可以在于具有LED作为参考目标和周围目标。 [0140] 根据本发明的这些方法可以由商店中的佩戴者在零售眼镜商处执行,在那里佩戴者预定他的配备有矫正透镜的眼镜。 [0141] 上文已经借助实施例对本发明进行了描述,而不限制随附权利要求书中所限定的总体发明概念。 |