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用于评估视力敏锐度和听觉能力的系统和方法

阅读：107发布：2020-07-11

专利汇可以提供用于评估视力敏锐度和听觉能力的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于评估对象(20)的视力敏锐度的系统(10)，包括：显示器(12)，其用于向对象(20)显示图形和/或文本；眼球移动传感器 (14、14')，其用于在所述对象(20)正在观看所述显示器(12)上显示的图形和/或文本时，监测所述对象(20)的眼球移动；处理单元(16)，其用于基于对所监测的眼球移动的分析来评估所述对象(20)的视力敏锐度，其中，对所监测的眼球移动的分析包括分析以下中的至少一项：所监测的眼球移动中的眼球扫视持续时间、眼球扫视频率、眼球固定持续时间、和眼球固定频率；以及输出单元(18、18')，其用于指示对所述视力敏锐度的评估的结果。本发明还涉及一种用于评估对象(20)的听觉能力的系统(110)。，下面是用于评估视力敏锐度和听觉能力的系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于评估对象(20)的视力敏锐度的系统(10)，包括：
-显示器(12)，其用于向所述对象(20)显示图形和/或文本；
-眼球移动传感器(14、14')，其用于在所述对象(20)正在观看所述显示器(12)上显示的所述图形和/或所述文本时监测所述对象(20)的眼球移动；
-处理单元(16)，其用于基于对所监测的眼球移动的分析来评估所述对象(20)的视力敏锐度，其中，对所监测的眼球移动的所述分析包括对以下中的至少一项的分析：所监测的眼球移动中的眼球扫视持续时间、眼球扫视频率、眼球固定持续时间和眼球固定频率；以及-输出单元(18、18')，其用于指示对所述视力敏锐度的所述评估的结果。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述眼球移动传感器(14)包括相机。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述眼球移动传感器(14')包括眼电图。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元(16)被配置为控制所述显示器(12)，以随时间改变以下中的至少一项：所述图形和/或所述文本的尺寸、颜色和锐利度，并且其中，所述处理单元(16)被配置为基于对所监测的眼球移动的所述分析以及图形和/或文本的尺寸、颜色和锐利度中的至少一个随时间的变化，评估所述对象(20)的所述视力敏锐度。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括接近传感器(24)，所述接近传感器用于测量所述显示器(12)与所述对象(20)的眼球之间的距离，其中，所述处理单元(16)被配置为基于对所监测的眼球移动的所述分析以及所述显示器(12)与所述对象(20)的所述眼球之间的所述距离来评估所述对象(20)的所述视力敏锐度。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括麦克风(26)，所述麦克风用于在大声读出所述显示器(12)上显示的所述图形和/或所述文本时记录所述对象(20)的语音，其中，所述处理单元(16)被配置为执行语言识别，并且其中，所述处理单元(16)被配置为基于对所监测的眼球移动的所述分析以及对所述语言识别与所述显示器(12)上显示的所述图形和/或所述文本的比较，来评估所述对象(20)的所述视力敏锐度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元(16)被配置为基于对所监测的眼球移动的所述分析来调节以下中的至少一项：(i)所述显示器(12)上显示的所述图形和/或所述文本的尺寸，(ii)所述显示器(12)的光度，以及(iii)所述显示器(12)的对比度。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括环境光传感器(28)，所述环境光传感器用于测量所述系统(10)的环境中的光的亮度值，其中，所述处理单元(16)被配置为：
-生成关于所述环境光的测得的亮度值的反馈，所述反馈是经由所述输出单元(18、
18')指示的；或者
-基于所述环境光的测得的亮度值来调节以下中的至少一项：(i)所述显示器(12)上显示的所述图形和/或所述文本的尺寸，(ii)所述显示器(12)的光度，和(iii)所述显示器(12)的对比度，或者
-在对所述对象(20)的所述视力敏锐度的所述评估中并入所述环境光的测得的亮度值。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元(16)被配置为经由所述输出单元(18、18')为所述对象输出指令，其中，所述指令支持所述对象(20)使用所述系统(10)。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括存储单元(30)，所述存储单元用于在每次由所述处理单元(16)评估所述对象(20)的所述视力敏锐度时存储对所述视力敏锐度的所述评估的结果，其中，所述处理单元(16)被配置为将每次新的评估与所述存储单元(30)中存储的先前评估进行比较，以便导出所述对象(20)的所述视力敏锐度随时间的趋势。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述显示器(12)、所述眼球移动传感器(14)、所述处理单元(16)和所述输出单元(18、18')被集成在单个便携式设备中。
12.一种用于评估对象(20)的视力敏锐度的方法，包括：
-在显示器(12)上显示图形和/或文本；
-借助于眼球移动传感器(14、14')，在所述对象(20)正在观看所述显示器(12)上显示的所述图形和/或所述文本时，监测所述对象(20)的眼球移动；
-基于对所监测的眼球移动的分析来评估所述对象(20)的所述视力敏锐度，其中，对所监测的眼球移动的所述分析包括分析以下中的至少一项：所监测的眼球移动中的眼球扫视持续时间、眼球扫视频率、眼球固定持续时间和眼球固定频率；以及
-指示对所述视力敏锐度的所述评估的结果。
13.一种包括程序代码单元的计算机程序，当在计算机上执行所述计算机程序时，所述程序代码单元令计算机执行根据权利要求12所述的方法的步骤。
14.一种用于评估对象的听觉能力的系统(110)，包括：
-用于生成声音的扬声器(118)；
-用于改变所述声音的频率和/或响度的声音变化单元(132)；
-反馈单元(134)，其用于接收所述对象能够在什么频率和/或响度识别所述声音的反馈；
-接近传感器(124)，其用于测量所述扬声器与所述对象之间的距离；
-处理单元(116)，其用于基于对接收到的反馈的分析以及所述扬声器与所述对象之间的所述距离来评估所述对象的所述听觉能力；以及
-输出单元(112)，其用于指示对所述听觉能力的所述评估的结果。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述声音变化单元(132)包括用于人工改变所述声音的所述频率和/或所述响度的用户接口。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述声音变化单元(132)被配置为随时间自动地改变所述声音的所述频率和/或所述响度。
17.根据权利要求14所述的系统，还包括麦克风(126)，所述麦克风用于测量所述系统(110)的环境中的声音水平，其中，所述处理单元(116)被配置为：
-生成关于测得的环境声音水平的反馈，所述反馈是经由所述输出单元(112)来指示的；或者
-基于测得的环境声音水平来调节所生成的声音的所述频率和/或所述响度，或者-在对所述对象(20)的所述听觉能力的所述评估中并入测得的环境声音水平。
18.一种用于评估对象(20)的听觉能力的方法，包括：
-借助于扬声器(118)来生成声音；
-改变所述声音的频率和/或响度；
-接收所述对象(20)能够在什么频率和/或响度识别所述声音的反馈；
-测量所述扬声器(118)与所述对象(20)之间的距离；
-基于对接收到的反馈的分析以及所述扬声器(118)与所述对象(20)之间的所述距离，来评估所述对象的所述听觉能力；以及
-指示对所述听觉能力的所述评估的结果。
19.一种包括程序代码单元的计算机程序，当在计算机上执行所述计算机程序时，所述程序代码单元令计算机执行根据权利要求18所述的方法的步骤。

说明书全文

用于评估视力敏锐度和听觉能力的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于评估对象的视力敏锐度的系统。本发明还涉及一种用于评估对象的听觉能力的系统。此外，本发明涉及用于评估对象的视力敏锐度和听觉能力的对应方法。再者，本发明涉及用于执行所述方法的计算机程序。

背景技术

[0002] 对老年人的护理已变得越来越重要，这是因为在很多国家中，人口老龄化是一种公知的趋势。尤其由于医生和经培训的护理人员的数量有限，对老年人的护理变成越来越有挑战性的任务。在很多情况下大量老年人必须自己照顾自己。因此，用于自我护理的适合的设备是极为重要的。

[0003] 一般地，老年人的自立和自我护理活动对于保持他们的健康状态、身体健康和生活质量而言是非常关键的。视觉和听觉能力是实现自我护理的必要能力之一。例如，适当的视力确保患者能够阅读他们的药物的处方。适当的听觉能力在患者的日常生活中防止其遇到很多危险。

[0004] 监测老年人的视力敏锐度和听觉能力的趋势允许护理人员变得提前知晓患者何时需要支持，由此减小了在患者变得较不能阅读其处方、遵照指示或听到警报信号的情况下由无法遵守药物处理导致的不利事件的风险和事件的发生。

[0005] 考虑到监测不够警醒时招致的(失去人的视力)的巨大风险，监测患视网膜病的老年糖尿病患者的视力敏锐度的趋势是变得越来越重要的任务之一。“在所有患糖尿病已达十年或更久的患者中，高达80％受视网膜病的影响”(Kertes PJ，Johnson TM等人(2007)，“Evidence Based Eyecare”，Philadelphia，PA：Lippincott,Williams and Wilkins，ISBN0-7817-6964-7)，同时研究表明“如果对眼睛有适当且警醒的监测和处理，可以减少至少90％的新病例”(Tapp RJ，Shaw JE，Harper CA等人，2003年6月，“The prevalence of and factors associated with diabetic retinopathy in the Australian population”，diabetes Care 26(6)：1731-7，doi：10.2337/diacare.26.6.1731.PMID12766102)。

[0006] 当前，在大多数情况下基于与专业人员的预约来评估视力敏锐度和听觉能力，专业人员使用为这些目的而设计的问卷和/或医学测试。这些评估仅仅是点状的且基于患者的主动性。对患者能力的这些稀有且分散的测量不能准确地捕捉视力和听觉能力的趋势，常常导致支持的延迟，这是因为不能捕捉患者开始劣化并由此需要支持的时刻。这具有以下缺点：1.对于有视觉和听力问题的老年患者而言，与医生预约很麻烦，这是因为他们已经依赖于别人了(例如为了交通)。他们需要患者方面的身体努力、需要针对涉及的所有各方的大量的安排，并且在医生处涉及的等待时间期间会有不适。2.视力和听觉劣化趋势不太可能足够早地被发现以能够充分有效地介入。3.护理人员仅在预约的时间获悉患者状态，这可能太晚了，导致更重大和/或高级的介入，这常常暗示着患者的不适增大，成本更高且成功可能性更小。4.这样的方式意味着，在患者变得较为不能阅读其处方的情况下由于不遵循药物处理而造成所有患者中发生不利事件(例如COPD或心力衰竭恶化)的风险增大。

[0007] 因此，存在对特别允许老年患者在家庭环境中自己测试他们的视力敏锐度和听觉能力的系统和设备的需要。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种系统和方法，其特别允许老年人在其家庭环境中由他们自己评估其视力敏锐度和听觉能力。这样的系统和方法将允许对视力和听觉能力的频繁监测和不引人注意的评估，以尽早检测到劣化。这些系统和方法还将在人们的日常生活中支持他们。

[0009] 在本发明的第一方面中，提供了一种用于评估对象的视力敏锐度的系统，所述系统包括：

[0010] –显示器，其用于向所述对象显示图形和/或文本；

[0011] -眼球移动传感器，其用于在所述对象正在观看所述显示器上显示的所述图形和/或所述文本时监测所述对象的眼球移动；

[0012] -处理单元，其用于基于对所监测的眼球移动的分析来评估所述对象的所述视力敏锐度，其中，对所监测的眼球移动的所述分析包括分析以下中的至少一项：所监测的眼球移动中的眼球扫视持续时间、眼球扫视频率、眼球固定持续时间和眼球固定频率；以及[0013] –输出单元，其用于指示对所述视力敏锐度的所述评估的结果。

[0014] 在本发明的另一方面中，提供了一种用于评估对象的视力敏锐度的方法，所述方法包括：

[0015] -在显示器上显示图形和/或文本；

[0016] –借助于眼球移动传感器，在所述对象正在观看所述显示器上显示的所述图形和/或所述文本时，监测所述对象的眼球移动；

[0017] -基于对所监测的眼球移动的分析来评估所述对象的所述视力敏锐度，其中，随所监测的眼球移动的所述分析包括分析以下中的至少一项：所监测的眼球移动中的眼球扫视持续时间、眼球扫视频率、眼球固定持续时间和眼球固定频率；以及

[0018] –指示对所述视力敏锐度的所述评估的结果。

[0019] 在本发明的又一方面中，提供了一种用于执行所述方法的计算机程序。

[0020] 在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，所要求保护的方法和所要求保护的计算机程序具有与所要求保护的系统以及在从属权利要求中所定义的相似和/或相同的优选实施例。

[0021] 所提供的系统使用显示器，所述显示器向所述对象显示图形和/或文本。当所述对象正在观看所述显示器上显示的所述图形和/或文本时，所述系统监测所述对象的眼球移动，以便确定观看所述图形和/或阅读所述文本的特性。所述系统因此可以关于阅读的轻松度做出评估，并由此可以确定对象的视力能力水平。所述处理单元接收由所述眼球移动传感器产生的眼球移动信号作为输入，分析该眼球移动信号并基于该分析来检测阅读的轻松度。所述处理单元还被配置为操纵所述显示器，使得关于所显示的图形和/或文本的尺寸、颜色和锐利度的信息也是已知参数，可以基于其对所述对象的所述视力敏锐度进行评估。

[0022] 根据优选实施例，在所述显示器上显示已知文本，因为这允许最好地分析所述对象的阅读的轻松度。然而，还可以在显示器上显示图形，因为这可以消除阅读困难的其他影响，例如对象的诵读困难。然而应当指出，如果对象正在阅读文本，也可以通过观察对象的眼球移动来对一方面由视力质量导致的阅读缺陷和另一方面由诵读困难导致的阅读缺陷进行区分。下文将详细地进行解释。

[0023] 可以彼此远离地布置所提供的系统的部件。然而，根据优选实施例，所述显示器、所述眼球移动传感器、所述处理单元和所述输出单元被集成在单个便携式设备中。这样的单个便携式设备例如可以被实现为装备有上述系统部件的平板PC或移动智能电话。

[0024] 所提供的系统的所述输出单元被配置为指示对所述视力敏锐度的所述评估的结果。该指示可以以可听或视觉形式直接给到所述对象本身。所述输出单元例如可以包括扬声器或备选地可以被包括在所述显示器中，使得在所述显示器上以书面形式向所述对象呈现所述结果。备选地，可以例如经由因特网，借助于输出单元而将对所述视力敏锐度的所述评估的所述结果直接传递给医生。在后者的情况下，所述输出单元包括连接到服务器、网络或直接连接到因特网的数据接口。这使得能够一旦确定对象的视力准确度的劣化就通知护理人员或医生以推荐与对象的商议。

[0025] 所提供系统的优势如下：1.所提供的方案提供了监测视力能力的易用、低努力且不引人注意的方式。2.在给出了在对象家庭环境中频繁使用所述系统的能力的情况下，所提供的系统可以减小显著的视网膜病劣化的风险。3.一旦检测到开始劣化的趋势，就可以由所述系统通知护理人员和医生，允许能够有效停止劣化迅速介入。4.通过所述系统大大减少了(由于减弱的对药物处理的遵循而导致的)不利事件的发生。

[0026] 总之，所提供的系统提出了一种预防性方法，其使得能够检测视力劣化并防止不利事件。因此，所提供的系统可以实现对住院治疗和高级高强度医学处理的减少。

[0027] 由所述处理单元执行的对所监测的眼球移动的所述分析包括分析以下中的至少一项：所监测的眼球移动中的眼球扫视持续时间、所监测的眼球移动中的眼球扫视频率、所监测的眼球移动中的眼球固定持续时间、以及所监测的眼球移动中的眼球固定频率。

[0028] 换言之，所述处理单元被配置为分析以下中的至少一项：由所述眼球移动传感器产生的眼球移动信号中的眼球扫视持续时间、眼球扫视频率、眼球固定持续时间和眼球固定频率。“眼球扫视”是眼球的快速向前或向后移动。更小的扫视典型地在眼球在所显示文本的一行中的单词上移动时发生。短扫视是由向右侧的快速短距离眼球移动指示的。在眼球移动回到所显示文本的下一行的开头时，典型地可以观察到大的扫视。长扫视是由在左下方向上的比短扫视更长距离的快速眼球移动指示的。“眼球固定”是目光保持在特定位置上的期间眼球静止状态。人典型地交替进行扫视眼球移动和眼球固定。因此，术语“眼球固定的持续时间”也可以被认为是在其期间眼球相对静止的两次扫视之间的时间。眼球固定通常由在较长的一段时间内眼球所保持的位置来指示。

[0029] 可以由所述处理单元借助于识别时域内眼球移动信号中的信号峰值来确定眼球扫视和眼球固定。所述处理单元尤其可以被配置为计算眼球移动信号内两个相邻峰值之间信号幅度的差异。可以将具有可以忽略的幅度差异的相邻峰值识别为眼球固定。属于固定的第一峰值与最后的峰值之间的时间跨度确定固定持续时间。具有中等幅度差异的相邻峰值可以被识别为短扫视。属于短扫视的第一分支与最后的峰值之间的时间跨度确定短扫视持续时间。具有显著幅度差异的相邻峰值可以确定长扫视。属于长扫视的第一峰值和最后的峰值之间的时间跨度确定长扫视持续时间。

[0030] 所述处理单元可以被配置为将信号峰值以及两个相邻信号峰值之间的时间距离与预定阈值进行比较，以便在固定、短扫视和长扫视之间进行区分。这些阈值可以是基于公共数据库中的用户的平均值而预定的，或者其可以是在一种学习模式中从眼球移动信号本身导出的。在显示器上显示文本的情况下，对眼球固定和眼球扫视的分析是尤其有利的。在对象经历阅读困难时，他/她将需要更长并更频繁地在单词上固定，以便确定字母。这样关于眼球移动信号特性(固定和扫视)具有如下暗示：通过固定频率的增大的趋势指示了对象的视力敏锐度正在劣化。而且，固定的持续时间增加将指示正在劣化。视力敏锐度正在劣化的进一步指示是扫视移动更慢。因此，处理单元基于在对象正在阅读显示器上显示的文本时对象眼球的扫视和固定的发生随时间的趋势的分析，可以评估阅读能力水平，这是对象视力敏锐度的指标。

[0031] 根据本发明的实施例，所述眼球移动传感器可以包括相机。在这种情况下，所述眼球移动信号是光学信号。例如，可以采用平板PC中嵌入的视频相机。然而，也可以使用外部视频相机。在使用视频相机的情况下，所述眼球移动信号被配置为执行眼球/虹膜检测和/或目光检测，以便监测对象的眼球移动。

[0032] 在本发明的备选实施例中，所述眼球移动传感器包括眼电图。眼电图(EOG)传感器测量人眼前后之间存在的角膜-视网膜静息(standing)电势。所得的信号称为眼电图。EOG传感器通常包括一对电极或多个电极，其适于被放置于眼球上方和下方或者眼球左右。作为对将EOG传感器直接附着到对象的头部的替代，也可以将EOG传感器嵌入外部设备(例如眼镜)中，所述外部设备可以被附着于对象头部。

[0033] 根据另一实施例，所述处理单元被配置为控制所述显示器，以随时间改变所述图形和/或所述文本的尺寸、颜色和锐利度中的至少一项，且其中所述处理单元被配置为基于所监测眼球移动的分析以及图形和/或文本的尺寸、颜色和锐利度中的至少一个随时间的变化，评估所述对象的视力敏锐度。

[0034] 尤其优选的是，所述处理单元被配置为控制显示器，以在监测所述对象的眼球移动的同时，随时间逐渐减小所述图形和/或所述文本的尺寸。在这种情况下，所述处理单元能够确定图形和/或文本的尺寸减小对对象阅读能力的影响。所述处理单元具体可以被配置为在所述对象阅读连续变小的文本时分析所述对象的眼球扫视和眼球固定。如果所述系统能够确定显示器与对象的眼球之间的距离，这种分析尤其变得更鲁棒。

[0035] 根据本发明的实施例，所述系统还包括用于测量所述显示器与所述对象的所述眼球之间距离的接近传感器，其中，所述处理单元被配置为基于对所监测的眼球移动的所述分析以及所述显示器与所述对象的所述眼球之间的所述距离来评估所述对象的所述视力敏锐度。所述系统则可以更好地确定当所述显示器上显示的所述图形和/或所述文本的尺寸改变时，或当所显示的图形和/或文本的颜色和/或锐利度改变时，所述对象的行为如何。

[0036] 所述对象的所述眼球与所述显示器之间的所述距离不仅因为其给出关于对所显示图形和/或文本的主观尺寸感觉的指示而是重要的参数，而且因为其允许在不同类型的视力可见度之间进行区分。近视的患者在所显示的图形和/或文本减小时倾向于将显示器挪得距其眼睛更近。而患有散光、远视或花眼的患者，在所显示的图形和/或文本减小时，倾向于将显示器定位得离其眼睛更远。

[0037] 测量所述显示器与所述对象的所述眼球之间的所述距离还实现了在视力残疾和诵读困难之间做出区分。如果仅是诵读困难妨碍阅读，则在所显示的图形和/或文本减小时，所述显示器与所述眼球之间的距离不会改变太多。另一方面，诵读困难不会随着时间显著改变，而视力则会随着时间显著改变。因此，如果阅读能力随时间恶化，则在大多数情况下是因为视力敏锐度恶化。因此，所述系统可以执行校准阶段，以在阅读期间确定患者个人基线参数值，并由此通过与基线参数值的比较来监测退化。这可以被如下地完成：所述系统可以在多个会话期间观察眼球移动信号的信号特性，以便确定对象的“正常”的个人阅读速度。所述系统由此可以开始监测全部两个参数，并判断这些参数是否随时间改变。下文将详细进行解释。

[0038] 根据另一实施例，所述系统还可以包括麦克风，所述麦克风用于在所述对象大声读出所述显示器上显示的所述图形和/或所述文本时记录所述对象的语音，其中，所述处理单元被配置为执行语言识别，并且其中，所述处理单元被配置为基于对所监测的眼球移动的所述分析以及对所述语言识别与所述显示器上显示的所述图形和/或所述文本的比较，来评估所述对象的所述视力敏锐度。这样可以进一步增大评估的鲁棒性。所述处理单元具体可以被配置为对根据所述语言识别确定的文本与所述显示器上实际显示的文本进行比较，以便确定阅读准确度。任何阅读困难都可以从用户的语言的速度推断出来。可以将该语言信号与所述眼球移动信号进行比较，以便增大检测视力残疾的鲁棒性。如果在显示器上显示图形(而不是文本)，则这样的实施例也是有利的。例如，所述处理单元可以被配置为在所述显示器上显示图形，如箭头或具有开口的圆圈。用户接着必须识别箭头的方向或圆圈的开口的位置，并因此必须说出：左、右、上、下等。这将由所述处理单元中执行的所述语言识别登记，以便对识别的语言与实际显示的图形进行比较。可以以与在显示器上显示文本几乎相同的方式将眼球移动、显示器到眼球的距离和/或图形的尺寸、颜色和/或形状的变化包括在对视力敏锐度的评估中。

[0039] 根据另一实施例，所述处理单元可以被配置为基于对所监测的眼球移动的所述分析来调节以下中的至少一项：(i)所述显示器上显示的所述图形和/或所述文本的尺寸，(ii)所述显示器的光度，和(iii)所述显示器的对比度。这尤其可以在所述系统被用于除了评估视力敏锐度之外的阅读时被完成。所述系统然后可以调节文本尺寸、所述显示器的所述光度和所述对比度以使阅读过程轻松。由于这些参数被调节，可以再次评估阅读的轻松度以检查在给定患者残疾的情况下是否已经以最优方式调整了参数。换言之，所述系统针对患者以个性化方式改变设定。

[0040] 根据另一实施例，所述系统还可以包括环境光传感器，其用于测量所述系统的环境中的光的亮度值，其中，所述处理单元被配置为：

[0041] -生成关于所述环境光的测得的亮度值的反馈，所述反馈是经由所述输出单元指示的；或者

[0042] -基于所述环境光的测得的亮度值，调节以下中的至少一项：(i)所述显示器上显示的所述图形和/或所述文本的尺寸，(ii)所述显示器的光度，和(iii)所述显示器的对比度，或者

[0043] -在对所述对象的所述视力敏锐度的所述评估中并入所述环境光的测得的亮度值。

[0044] 因此，测量所述环境光的所述亮度值可以导致所述系统的以下可能的反应：

[0045] 1.如果检测到所述环境光的亮度水平低于特定阈值，则所述系统可以经由所述输出单元向所述对象给出反馈。该反馈可以通过视觉或可听形式给出。例如，然后可以直到所述对象改变环境光水平或移动到具有更多光的另一位置。因此可以防止对视力敏锐度的不正确评估。

[0046] 2.所述处理单元可以基于所述环境光的测得的亮度值来调节所述图形和/或所述文本的尺寸、所述显示器的光度和/或所述显示器的对比度。这可以帮助为对视力敏锐度的每次评估提供独立于环境光水平的几乎相同的周围参数。

[0047] 3.所述处理单元可以考虑到环境光的测得的亮度值，即基于环境光的测得的亮度值来校正对所述对象的所述视力敏锐度的所述评估。这还允许防止对视力敏锐度评估的误判。

[0048] 根据另一实施例，所述处理单元可以被配置为经由所述输出单元为所述对象输出指令，其中，所述指令支持所述对象使用所述系统。例如，这些指令可以包括关于所述对象如何阅读所述显示器上显示的所述文本和/或何时开始阅读的指令。也可以指示对象将显示器保持为距其眼睛更近或更远。所述指令还可以包括这样的指令，即所述指令包括对视力敏锐度的评估的结果和可能的后果的指示。例如，可以指示所述对象与医生进行预约。所述系统还可以通过以恒定间隔(例如每天、每小时或一月一次)生成视觉或可听提醒来指示对象以上述方式执行视力测试。当然，可以在安排的测试之前重复这些提醒。如果对象不执行安排的测试，则所述系统还可以通知护理人员、医生或家庭的其他人，对象错过了借助于所述系统进行测试的一部分。

[0049] 根据另一实施例，所述系统还包括存储单元，其用于在每次由所述处理单元评估所述对象的所述视力敏锐度时存储对所述视力敏锐度的所述评估的结果，其中，所述处理单元被配置为将每次新的评估与所述存储单元中存储的先前评估进行比较，以便导出所述对象的所述视力敏锐度随时间的趋势。这样的趋势推导尤其有利，因为与在仅一次评估中评估的绝对视力敏锐度相比，诸如视力敏锐度的随时间的劣化的趋势更容易被检测。通过识别趋势，减少了对象的个人特性，例如阅读缓慢或快速，这是因为所述系统仅看到阅读速度随时间的变化。

[0050] 在本发明的第二方面中，提供了一种用于评估对象的听觉能力的系统，包括：

[0051] -用于生成声音的扬声器；

[0052] -用于改变所述声音的频率和/或响度的声音变化单元；

[0053] -反馈单元，其用于接收所述对象能够在什么频率和/或响度识别所述声音的反馈；

[0054] -接近传感器，其用于测量所述扬声器与所述对象之间的距离；

[0055] -处理单元，其用于基于对接收到的反馈的分析以及所述扬声器与所述对象之间的所述距离来评估所述对象的所述听觉能力；以及

[0056] -输出单元，其用于指示对所述听觉能力的所述评估的结果。

[0057] 在本发明的又一方面中，提供了一种用于评估对象的听觉能力的方法，包括：

[0058] -生成声音；

[0059] -改变所述声音的频率和/或响度；

[0060] -接收所述对象能够在什么频率和/或响度识别所述声音的反馈；

[0061] -测量所述扬声器与所述对象之间的距离；

[0062] -基于对接收到的反馈的分析以及所述扬声器与所述对象之间的所述距离来评估所述对象的听觉能力；以及

[0063] -指示对所述听觉能力的所述评估的结果。

[0064] 此外，提供了一种用于执行所述方法的计算机程序。

[0065] 在从属权利要求16-18中定义了用于评估对象的听觉能力的系统的优选实施例。应当理解，所要求保护的方法和所要求保护的计算机程序与所要求保护的系统具有相似和/或相同的优选实施例。

[0066] 所提出的用于评估听觉能力的系统基于与上述的用于评估视力敏锐度的系统相似的构思。用于评估所述对象的听觉能力的所述系统经由扬声器生成声音，其中，所述声音的频率和/或响度随时间变化。在该变化期间，用户可以经由反馈单元给出反馈，以指示他/她能够在什么频率和/或响度识别所述声音。同时，所述接近传感器测量所述扬声器与所述对象，即所述对象的耳朵，之间的距离。所述处理单元然后基于对所述扬声器与所述对象之间的所述距离以及由对象指示的可识别的频率和/或响度的分析，来评估所述对象的所述听觉能力。

[0067] 在所述评估期间，优选地恒定增大所述声音的响度。备选地或额外地，可以随时间降低声音的频率。所述声音的这种变化可以由所述对象本身经由用户接口人工完成，或者所述声音变化单元可以被配置为随时间自动改变所述声音的频率和/或响度。

[0068] 所述反馈单元可以包括简单的按钮，一旦所述对象识别所述声音，就可以由他/她按下按钮。或者，所述反馈单元可以被集成在包括触摸屏的显示器中。在这种情况下，一旦所述对象识别所述声音，他/她就简单地需要触摸显示器。根据另一备选方案，所述反馈单元可以包括麦克风，使得所述对象可以以可听形式给出反馈。

[0069] 用于评估听觉能力的系统可以具有与上述用于评估视力敏锐度的系统类似甚至相同的实施例。

[0070] 根据实施例，所述系统还包括麦克风，所述麦克风用于测量所述系统的环境中的声音水平，其中，所述处理单元被配置为：

[0071] -生成关于测得的环境声音水平的反馈，所述反馈是经由所述输出单元指示的；或者

[0072] -基于测得的环境声音水平来调节所生成的声音的所述频率和/或所述响度，或者[0073] -在对所述对象的所述听觉能力的所述评估中并入测得的环境声音水平。

[0074] 根据另一实施例，所述处理单元可以被配置为经由所述输出单元为所述对象输出指令，其中，所述指令支持所述对象使用所述系统。

[0075] 根据又一实施例，所述系统还可以包括存储单元，其用于在每次由所述处理单元评估所述对象的所述听觉能力时存储对所述听觉能力的所述评估的结果，其中，所述处理单元被配置为将每次新的评估与所述存储单元中存储的先前评估进行比较，以便导出所述对象的所述听觉能力随时间的趋势。

[0076] 还与上述用于评估对象的视力敏锐度的系统相似地，用于评估对象的听觉能力的所述系统的部件可以被实现为彼此远离的部件或集成到单个设备中的部件。根据优选实施例，所述扬声器、所述声音变化单元、所述反馈单元、所述接近传感器和所述处理单元被集成在单个便携式设备中。附图说明

[0077] 参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并且将参考下文描述的实施例对本发明的这些和其他方面进行说明。在附图中：

[0078] 图1示出了根据本发明的用于评估视力敏锐度的系统的第一实施例，其中，图1A示意性示出了对根据第一实施例的系统的操作，并且其中，图1B示意性示出了根据第一实施例的系统的部件；

[0079] 图2示出了用于评估视力敏锐度的系统的第二实施例，其中，图2A示出了对根据第二实施例的系统的操作，图2B示出了根据第二实施例的系统的部件，并且其中，图2C示出了对根据第二实施例的系统的备选操作；

[0080] 图3示出了眼球移动信号的范例；

[0081] 图4示意性示出了根据本发明的用于评估视力敏锐度的方法；

[0082] 图5示出了用于评估听觉能力的系统的实施例，其中，图5A示意性示出了对所述系统的操作，并且其中，图5B示意性示出了所述系统的部件；并且

[0083] 图6示意性示出了根据本发明的用于评估听觉能力的方法。

具体实施方式

[0084] 图1示出了根据本发明的用于评估视力敏锐度的系统的第一实施例。其中，系统整体由附图标记10表示。图1A示意性示出了对系统10的操作，并且图1B示出了根据第一实施例的系统10的部件。

[0085] 在图示的范例中，系统10被包括在平板PC中。然而，系统10也可以被包括在便携式智能电话中或另一便携式计算设备中。系统10还可以被包括在固定台式计算设备中。

[0086] 系统10包括显示器12、眼球移动传感器14、处理单元16和输出单元18。

[0087] 显示器12被配置为向对象20显示图形和/或文本。显示器12可以包括任何类型的显示器件，例如LCD显示器、LED显示器或等离子显示器。显示器12还可以用作触摸屏。

[0088] 眼球移动传感器14被配置为在对象20正在观看显示器12上显示的图形和/或阅读文本时，监测对象20的眼球移动。根据第一实施例的眼球移动传感器14包括数码相机，例如平板PC设备中通常使用并嵌入的数码视频相机。相机14优选地包括自动聚焦单元，其被配置为聚焦在对象20的眼球上。

[0089] 处理单元16被配置为基于对通过相机14监测的眼球移动的分析来评估对象20的视力敏锐度。根据系统10的第一实施例，处理单元16优选地被配置为执行相机信号的预处理，以便导出指示对象20的眼球移动的眼球移动信号。优选地，这是借助于图像处理期间的眼球和/或虹膜检测来完成的，使得确定对象20的目光。处理单元16可以包括微芯片或其上存储有用于执行上述图像和信号处理步骤的软件的任何其他类型的CPU。

[0090] 输出单元18被配置为向对象20指示由处理单元16执行的对视力敏锐度的评估的结果。根据系统10的第一实施例，输出单元18可以是显示器12的一部分。因此可以将视力敏锐度评估的结果以书面形式反馈到对象20。备选地，如从图2A-2C所示的第二实施例显而易见的，还可以通过扬声器的形式实现输出单元18。此外，输出单元18可以包括数据接口，例如USB接口，LAN接口或因特网调制调解器，使得可以经由网络(例如因特网)将视力敏锐度评估的结果传递给第三方(例如医生、护理人员或家庭成员)。

[0091] 图4示意性示出了根据第一实施例的用于评估对象20的视力敏锐度的方法。在第一步骤S101中，在显示器12上为对象20显示文本。在第二步骤S102中，在对象20正在阅读显示器12上的文本时，借助于眼球移动传感器14监测对象20的眼球移动。在处理单元16中导出指示对象20的眼球移动的眼球移动信号。

[0092] 图3中示出了这样的眼球移动信号22的范例。其中，随时间绘制出对象的眼球移动。换言之，纵坐标轴示出了眼球移动的距离，而横坐标轴示出时间。

[0093] 在步骤S103中，分析眼球移动信号22以便评估对象20的视力敏锐度。这可以在处理单元16中进行。处理单元16优选地被配置为在时域中分析眼球移动信号22。然而，也可以将眼球移动信号22转移到频域中并在频域中对它进行分析。

[0094] 由处理单元16执行的对眼球移动信号22的分析优选包括对对象的眼球的扫视和固定的检测和分析。这可以借助于自动检测眼球移动信号22内的峰值来进行。处理单元16被配置为检测和计算眼球移动信号幅度中的两个相邻峰值之间的差异。具有几乎可以忽略的幅度差异(小于第一阈值)的相邻峰值，即眼球移动信号22的大致平坦的段，指示眼球固定F，这源于如下事实：对象20在相对较长的时间段内保持眼球的位置。具有中等幅度差异(大于第一阈值但小于第二阈值)的相邻峰值可以指示短扫视SS，这可能源于从左至右的快速短距离眼球移动。具有显著幅度差异(大于第二阈值)的相邻峰值可以指示长扫视SL，这通常源于在左下方向上快速的更长距离的眼球移动。换言之，在对象的眼球在特定的时间段内聚焦于同一个文本位置或文本中的单词上时，发生眼球的固定F。在对象20沿着文本行阅读并且眼球在所述文本行中的单词上或沿单词从左至右在行内移动时，发生短扫视SS。在对象20将其眼球从一个文本行的末端跳跃到下一文本行的开头时，发生较长的扫视SL。

[0095] 可以借助于对以下项的分析来评估对象20的视力敏锐度：眼球移动信号22中检测到的眼球扫视的持续时间、眼球移动信号22中检测到的眼球扫视频率、眼球移动信号22中检测的眼球固定的持续时间、和/或眼球移动信号22中检测到的眼球固定的频率。眼球固定F的频率的增大趋势可以指示视力敏锐度正在劣化。针对对象20的视力敏锐度正在劣化的其他指标是固定持续时间的增大趋势或眼球的更慢的扫视移动。处理单元16优选被配置为随时间监测这样的指标(不仅在一次评估/测试期间随时间检测，而且在更长的时间段内，如在多个星期或多个月内，将不同的测试结果彼此进行比较)。特别优选的是，在每次会话/测试期间随时间减小所显示文本的尺寸、颜色和/或锐利度，以便能够监测这样的减小/变化对阅读速度和阅读行为的影响。这使得能够对视力能力做出结论。

[0096] 在步骤S104中向对象20指示对视力敏锐度的评估的最终推导结果。

[0097] 图2A-2C图示了用于评估对象20的视力敏锐度的系统的第二实施例。与图1A和图1B所示的第一实施例相比，第二实施例包括一些备选部件以及另外的细化(额外部件)。其中相同的部件由与前面相同的附图标记表示。

[0098] 根据第二实施例的眼球移动传感器14'包括眼电图(EOG)传感器14'，而不是相机14。这样的EOG传感器14'包括一对电极或多个电极，其被附着到对象20的头，在眼睛上方和下方或在眼睛左方和右方。EOG传感器14'通过检测所述电极之间的电势差并假设休止电势恒定从而使得所记录的电势是对象20的眼球的位置的量度，来监测眼球移动。如图3示范性示出的，EOG测量的结果也是眼球移动信号22。EOG传感器14'借助于无线连接或借助于有线连接而被连接到处理单元16。

[0099] 与第一实施例的另一差异是，根据第二实施例的输出单元18'包括扬声器。因此可以将视力敏锐度的评估结果以可听形式反馈到对象20。扬声器18'还能够借助于可听指令来指导对象20。这样的指令可以包括如何使用设备10的指令，例如，指导对象20他/她应当尝试多快地阅读以及他/她应当何时开始阅读显示器12上显示的文本。

[0100] 根据第二实施例的系统10还包括接近传感器24。接近传感器24被配置为测量显示器12与对象20的(一只或两只)眼睛之间的距离。接近传感器24例如可以包括基于电磁(例如红外线)、光电、基于雷达或基于超声波的接近传感器。

[0101] 再者，根据第二实施例的设备10包括以下额外部件：用于记录对象20的语音的麦克风26；用于测量设备10的环境中的光的亮度值的环境光传感器28；以及用于在每次由处理单元16评估对象20的视力敏锐度时存储视力敏锐度的评估结果的存储单元30。后者的存储单元30可以被实现为集成到设备10中的硬盘驱动器，或被实现为经由数据网络连接到处理单元16的外部存储单元，例如外部服务器。

[0102] 根据第二实施例的系统10的上述额外部件实现了以下改进：

[0103] 1.处理单元16可以不仅基于对眼球移动信号22的上述分析，而且通过考虑显示器12与对象20的眼球之间的距离，来评估对象20的视力敏锐度。在这种情况下，处理单元16可以具体被配置为控制显示器12以随时间改变所显示文本的尺寸、颜色和锐利度中的至少一个。这共同使得能够监测对象20对所显示文本的尺寸、颜色和/或锐利度变化的反应。例如，系统10可以利用以下指示来检测对象20的视力残疾的类型：如果对象20通过将显示器12移动到更接近其眼睛来对所显示的文本的减小做出反应，则对象20患近视的可能性增大。如果对象20通过将显示器12移动远离其眼睛来对所显示的文本的减小做出反应，则对象20患散光、远视或花眼的可能性增大。

[0104] 2.在存储单元30中存储对对象20视力敏锐度的先前评估的结果和参数的可能性使得能够对在更长时间段内进行的不同评估进行比较。这具体允许在非常早的阶段检测到对象的视力劣化的趋势。

[0105] 3.对用于记录对象20的语音的麦克风26的包括，实现了这样的评估模式，其中，对象20大声读出所显示的文本，并且处理单元16执行语言识别，并将语言识别与显示器12上实际显示的文本进行比较。这样增加了评估的鲁棒性。

[0106] 4.提供环境光传感器28允许考虑系统10周围的环境条件。基于由传感器28测得的环境光的亮度值，对象20可以经由扬声器18或经由显示器12接收反馈，所述反馈邀请其在开始评估之前移动到光更多的另一地方。备选地，处理单元16可以被配置为基于环境光的测得的亮度值来调节以下中的至少一项：所显示的文本的尺寸、显示器12的光度和显示器12的对比度。根据另一备选方案，处理单元16可以例如通过根据环境光的亮度水平校正评估结果，来将环境光的测得的亮度值并入对对象20的视力敏锐度的评估中。

[0107] 尽管评估视力敏锐度，但系统10还可以在常规使用期间支撑对象20。如果系统10不被用于评估对象20的视力，处理单元16可以被配置为基于对所监测的眼球移动的分析，调节以下中的至少一项：(i)显示器12上显示的图形和/或文本的尺寸，(ii)显示器12的光度，和(iii)显示器12的对比度。这具体可以在系统10被用于常规阅读时完成。系统10然后可以调节文本尺寸、显示器12的光度和/或对比度以使阅读过程轻松。由于这些参数得到调节，可以再次评估阅读的轻松度，以检查在给定对象20的残疾的情况下，是否已经以最优方式调整了参数。换言之，系统针对对象20以个性化方式改变设定。

[0108] 图2C示出了与图2A所示的相同的实施例，但差别在于在显示器12上显示了图形符号而不是文本。这些图形符号例如可以包括具有在特定位置处的开口的圆圈。作为对阅读文本的替代，对象20然后必须在不同的圆圈中确定开口出现在什么位置处(左、右、上、下、左上角、右下角等)。也可以借助于麦克风26记录对象20的反馈，并借助于语言识别进行评估。上述对接近传感器24的距离测量以及环境光传感器28的光测量的包括可以通过上述相同的方式被并入评估中。

[0109] 应当指出，上文参考图1A和图1B所示的第一实施例和图2A-2C所示的第二实施例来解释的系统10的部件不仅可以通过上述方式组合，而且可以通过几乎任意方式来交换，而不脱离权利要求书所要求保护的本发明的范围。

[0110] 图5A和图5B示意性地图示了用于评估对象20的听觉能力的系统。所述系统整体由附图标记110表示。

[0111] 在所提供的范例中，类似于系统10，系统110也被包括在便携式计算设备(例如平板计算机)中。

[0112] 用于评估对象20的听觉能力的系统110包括显示器形式的输出单元112、处理单元116、扬声器118、接近传感器124、声音变化单元132和反馈单元134。任选地，系统110还可以包括麦克风126和存储单元130。扬声器118被配置为生成声音。声音变化单元132被配置为改变声音的频率和/或响度。该声音变化单元132可以是硬件实现的或软件实现的。根据第一备选方案，声音变化单元132可以包括按钮，对象20可以利用按钮来改变所生成的声音的频率和/或响度。该按钮不需要是物理按钮，而也可以是集成到显示器112中的触摸屏的一部分。根据第二备选方案，声音变化单元132可以是处理单元116的一部分，并被配置为随时间自动改变声音的频率和/或响度。反馈单元134优选包括按钮或被集成到显示器112中的触摸屏形式的用户接口，其使得对象20能够向系统110给出其可以在什么频率和/或响度识别所生成的声音的反馈。接近传感器124可以通过与上述的系统10的接近传感器24类似甚至相同方式来实现。该接近传感器124被配置为测量扬声器118与对象20之间的距离。类似于系统10的处理单元16，处理单元116可以被实现为微芯片或另一种CPU。

[0113] 图6示意性图示了由系统110执行的方法。在第一步骤S201中，经由扬声器118生成声音。在步骤S202中，借助于声音变化单元132关于该声音的频率和/或响度对其进行改变。例如，从无声开始逐渐增大响度，并变得越来越响。对象20然后必须收听生成的声音并且他/她一旦识别出声音就给出反馈(步骤S203)。例如可以借助于触摸按钮134或轻击显示器
112来给出该反馈。在声音生成和变化期间，接近传感器124测量扬声器118与对象20之间的距离(步骤S204)。可以额外地经由显示器112向对象20给出指示，以在测试期间保持距扬声器118的距离恒定。在步骤S205中，处理单元然后可以基于对接收到的对象的反馈的分析(即对象第一次识别出所生成的声音的频率和/或响度)以及扬声器118与对象20之间的距离，来评估对象20的听觉能力。最后，可以在步骤S206中经由显示器112向对象20指示对听觉能力的评估的结果。

[0114] 任选的麦克风126可以被用于考虑系统110的环境中的声音。处理单元116可以被配置为通过以下方式对由麦克风126记录的环境声音水平进行反应：根据第一备选方案，处理单元可以向对象20生成反馈，邀请对象20移动到环境声音水平较低的另一位置。根据第二备选方案，处理单元116可以被配置为根据测得的环境声音水平调节所生成的声音的频率和/或响度。根据第三备选方案，处理单元116可以被配置为例如通过从对象20指示他/她识别出所生成的声音的响度中减去测得的环境声音水平，来将测得的环境声音水平并入对对象的听觉能力的评估中。

[0115] 与系统10中类似，存储单元130可以被用于将对象20的听觉能力的当前评估与存储单元130中存储的先前评估进行比较，以便导出对象20的听觉能力随时间的趋势。

[0116] 应当指出，用于评估对象20的视力敏锐度的系统10也可以与用于评估对象20的听觉能力的系统110组合，而不脱离本发明的范围。最后，还应当指出，本文中提出的方法在实践中包括大量并行的方法步骤而不是顺次的方法步骤，图4和图6仅出于简单的原因，以顺次顺序简单地示出了方法步骤S101-S104和S201-S206。

[0117] 尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这种说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。

[0118] 在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

[0119] 计算机程序可以被存储/分布在适合的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由因特网或其他的有线或无线的电信系统。

[0120] 权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

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用于评估视力敏锐度和听觉能力的系统和方法

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