CN111281762A - 一种视力康复训练方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种视力康复训练方法及系统，所述视力康复训练系统由眼球追踪模块、智能终端、虚拟现实头戴显示器、视力康复训练模块组成；所述视力康复训练方法是通过眼球跟踪观看按预设运动轨迹的物体运动过程，利用眼球活动训练睫状肌，改善睫状肌痉挛疲劳状况，增强睫状肌的调节能力，恢复弹性，拉伸眼睛晶状体，从而改善视力情况，实现无需手术达到视力康复效果。
Description
技术领域
本发明涉及眼球追踪技术领域和视力康复训练领域，具体涉及一种视力康复训练方法及系统。
背景技术
近视和远视一般都是由于用眼活动单一，导致眼部肌肉失去活性，睫状肌弹性下降，晶体变厚，眼部调节性能降低造成的；眼睛看近看远，主要是通过睫状肌拉伸或压缩晶状体，理论上锻炼眼球的活动范围，让睫状肌拉伸或压缩晶状体来恢复视力；
目前矫正视力一般采用的方法主要有两种：佩戴眼镜和激光手术治疗，对于激光手术治疗方案，该方案能够根治近视，但激光手术有风险，也有复发的可能性；对于佩戴眼镜的方案，佩戴普通近视、远视眼镜不能从根本上解决问题，反而时间越久会加深近视程度，另外，市场也有各种近视辅助治疗仪，但较多使用不便或效果不明显，使用起来无趣乏味；
近年来，眼球追踪技术、虚拟现实技术迅速发展并且迅速渗透到各个行业，得益于此类技术的广泛的应用，为其提供切实可行的解决方案，如何利用眼球追踪技术通过特定设置的视力治疗方式结合虚拟现实进行视力治疗为降低手术风险以及提高视力矫正效果提供方案，成为本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种视力康复训练方法及系统，利用眼球活动训练睫状肌，改善睫状肌痉挛疲劳状况，增强睫状肌的调节能力，恢复弹性，拉伸眼睛晶状体，从而改善视力情况，实现无需手术达到视力康复效果；
为实现以上的本发明设计目的，采用以下技术方案实现：
1.本发明提供一种视力康复训练系统，该系统包括：眼球追踪模块、智能终端、视力康复训练模块、虚拟现实头戴显示器；
所述眼球追踪模块包括：红外光源组、图像获取模块、处理器、USB通信模块；所述红外光源组，用于发射红外光，照射在眼球表面；所述图像获取模块，用于捕捉眼球红外图像，生成眼球红外图像数据；所述处理器，用于处理眼球红外图像数据获取眼球运动轨迹；所述USB通信模块，将眼动轨迹数据传送到智能终端；
所述智能终端作为眼球运动轨迹数据与视力康复训练模块设定的训练物体运动轨迹数据进行处理对比，同时作为视力康复训练模块运行的基础、虚拟现实图形的渲染；所述虚拟现实头戴显示器用于显示视力康复训练内容场景；
所述视力康复训练模块包括：UI交互和虚拟现实视力康复训练内容；所述UI交互，提供眼球与视力康复训练内容场景交互操作；所述虚拟现实视力康复训练内容，是根据眼睛睫状肌生理机能原理，在虚拟现实环境中设计的用于训练恢复眼睛睫状肌调节机能场景内容；
所述的眼球运动轨迹，是利用所述眼球追踪模块的红外光源组发射红外光照射在眼球表面，通过图像获取模块捕捉眼睛的红外图像，处理器通过图像处理算法对所述的眼睛红外图像进行识别分析处理，获得眼球瞳孔的运动轨迹数据，即为眼球运动轨迹。
2.本发明提供一种视力康复训练方法，该方法包括：
训练者按要求佩戴好所述视力康复训练系统并开始进行其中一种视力康复训练模式的训练时，眼球追踪模块获取训练者眼球运动轨迹数据，将眼球运动轨迹与视力康复训练模块预设的虚拟物体运动轨迹进行匹配分析获得匹配度结果，所述匹配度结果作为视力康复训练效果的检测依据，当该匹配度结果到达或高于预设的匹配度期望数值则判定为训练结果合格，当匹配度结果低于预设的匹配度期望数值则判为训练结果不合格，所述眼球运动轨迹、匹配度结果和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍：
图1是本发明技术方案视力康复训练系统具体实施例示意框图；
图2是本发明技术方案视力康复训练方法流程框图；
图3是本发明技术方案眼球追踪模块硬件结构布局具体实施例示意图；
图4是本发明技术方案眼球移动训练模式具体实施例示意图；
图5是本发明技术方案眼球关注度训练模式具体实施例示意图；
图6是本发明技术方案眼球控制训练模式具体实施例示意图；
图7是本发明技术方案眼球跳转训练模式具体实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，为解决以上技术问题，本发明提供一种视力康复训练方法及系统，利用眼球活动训练睫状肌，改善睫状肌痉挛疲劳状况，增强睫状肌的调节能力，恢复弹性，拉伸眼睛晶状体，从而改善视力情况，实现无需手术达到视力康复效果；
为实现以上的本发明设计目的，采用以下技术方案实现：
本发明提供一种视力康复训练系统，如图1说明该系统包括：
101眼球追踪模块、106智能终端、108视力康复训练模块、107虚拟现实头戴显示器；
所述眼球追踪模块包括：103红外光源组、102图像获取模块、104处理器、105USB通信模块；所述红外光源组，用于发射红外光，照射在眼球表面；所述图像获取模块，用于捕捉眼球红外图像，生成眼球红外图像数据；所述处理器，用于处理眼球红外图像数据获取眼球运动轨迹；所述USB通信模块，将眼动轨迹数据传送到智能终端；
所述智能终端作为眼球运动轨迹数据与视力康复训练模块设定的训练物体运动轨迹数据进行处理对比，同时作为视力康复训练模块运行的基础、虚拟现实图形的渲染；所述虚拟现实头戴显示器用于显示视力康复训练内容场景；
所述视力康复训练模块包括：109UI交互和110虚拟现实视力康复训练内容；所述UI交互，提供眼球与视力康复训练内容场景交互操作；所述虚拟现实视力康复训练内容，是根据眼睛睫状肌生理机能原理，在虚拟现实环境中设计的用于训练恢复眼睛睫状肌调节机能场景内容；
所述的眼球运动轨迹，是利用所述眼球追踪模块的红外光源组发射红外光照射在眼球表面，通过图像获取模块捕捉眼睛的红外图像，处理器通过图像处理算法对所述的眼睛红外图像进行识别分析处理，获得眼球瞳孔的运动轨迹数据，即为眼球运动轨迹。
如图2所示，该图为视力康复训练方法流程框图包括201-启动视力康复训练内容，训练者控制眼睛视线跟随训练内容运动物体移动、202-眼球追踪模块捕捉眼睛运动图像，图像处理获取眼球运动轨迹、203-将获取的眼球运动轨迹与训练内容中预设的运动物体活动轨迹进行匹配度分析、204-根据匹配度分析结果评价训练者训练配合度，输出评价结果进行显示；
所述启动视力康复训练内容，训练者控制眼睛视线跟随训练内容运动物体移动，是训练者按要求佩戴好所述视力康复训练系统并开始进行其中一种视力康复训练模式的训练时，眼球追踪模块获取训练者眼球运动轨迹数据，将眼球运动轨迹与视力康复训练模块预设的虚拟物体运动轨迹；
所述眼球追踪模块捕捉眼睛运动图像，图像处理获取眼球运动轨迹，是匹配度结果作为视力康复训练效果的检测依据；
所述将获取的眼球运动轨迹与训练内容中预设的运动物体活动轨迹进行匹配度分析，是当该匹配度结果到达或高于预设的匹配度期望数值则判定为训练结果合格，当匹配度结果低于预设的匹配度期望数值则判为训练结果不合格；
所述根据匹配度分析结果评价训练者训练配合度，输出评价结果进行显示，是将眼球运动轨迹、匹配度结果和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况。
如图3所示，该图为眼球追踪模块硬件构成框图包括301-图像获取模块、302-红外光源组、303-基座、305-虚拟现实头戴显示器、305-USB通信模块；
所述图像获取模块，用于捕捉眼球红外图像，生成眼球红外图像数据；
所述红外光源组，用于发射红外光，照射在眼球表面；
所述基座，固定图像获取模块以及红外光源组所在位置；
所述虚拟现实头戴显示器，用于现实从智能终端输出的视力康复训练模块数据进行成像；
所述USB通信模块，将眼动轨迹数据传送到智能终端。
如图4所示，该图为眼球移动训练模式模拟图其包括401-虚拟物体固定移动路线、402-眼球运动轨迹、403-预制体、404-移动方向；
所述虚拟物体固定移动路线，用于训练模块中预设物体移动固定轨迹；
所述眼球运动轨迹，为眼球追踪捕捉眼球运动的轨迹路线；
所述预制体，为在训练模块中沿着固定路线及方向移动的物体；
所述移动方向，为在训练模块中可移动的预设物体所移动的固定方向；
所述眼球移动训练模式，如说明书附图4所示，所述眼球移动训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体生理调节机理，设计多种锻炼睫状肌的眼球活动训练轨迹，所述眼球活动轨迹训练是在虚拟现实场景中，设计一个403可移动虚拟物体并让其根据401固定移动路线并沿404方向移动，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的向前及向内后运动，改善睫状肌疲劳痉挛，增强睫状肌的调节能力，恢复弹性，通过所述眼球追踪模块捕捉眼球移动训练过程中的眼球运动轨迹，把所述捕捉的402眼球运动轨迹与预设的403虚拟物体移动轨迹进行匹配性分析，获得匹配度结果，当匹配度结果到达预设的期望数值则训练结果合格，否则训练结果不合格，所述眼球运动轨迹、匹配度结果和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况。
如图5所示，该图为眼球关注度训练模式模拟图其包含501-用户眼睛、502-视野内容、503-眼球移动方向、504-眼球运动轨迹、505-目标位置点；
所述视线范围，指在虚拟现实头戴显示器中训练模式所能看到的视觉范围；
所述位置点，是眼球所看方向的目标位置点；
所述眼球运动轨迹，为眼球追踪捕捉眼球运动的轨迹线路；
所述眼球移动方向，为在训练模块中可移动的预设物体所移动的固定方向；
所述眼球关注度训练模式、如说明书附图5所示，所述眼球关注度训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体生理调节机理，设计多种锻炼睫状肌的眼球活动训练目标位置，所述眼球活动训练目标位置是在虚拟现实场景中，设计 505分布在不同角度不同位置的目标位置点，用户通过看向正确的目标位置点并停留一点时间，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的不同方向正斜角度的拉伸活动，改善睫状肌疲劳痉挛，增强睫状肌的调节功能，恢复弹力，通过所述眼球追踪模块101捕捉眼球移动训练过程中的眼球运动轨迹，把所述捕捉的504眼球运动轨迹方向以及到达目标位置停留时间与预先设置的505方向和停留数据进行匹配性分析，获得匹配度结果，当匹配度结果达到预设的期望数值则训练结果合格，否则训练结果不合格，所述眼球运动轨迹路径方向、目标位置点、停留时间和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况。
如图6所示，该图眼球控制训练模式模拟图其包含601-眼球运动轨迹、602-路径点、603-预制体、604-移动方向；
所述眼球运动轨迹，为眼球追踪捕捉眼球运动的轨迹线路；
所述预制体，为在训练模块中可被眼球轨迹控制移动的物体；
所述路径点，在训练模块中可移动的预设物体所经过的重合位置；
所述移动方向，为在训练模块中被眼球轨迹控制的预设物体所移动的方向；
所述眼球控制训练模式、如说明书附图6所示，所述眼球控制训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体生理调节机理，设计多种结合可控虚拟物体锻炼睫状肌的眼球活动训练路径点，所述眼球活动训练路径点是在虚拟现实场景中，设计一个可跟随眼球轨迹活动的虚拟物体和设置多个固定且不同位置的路径点，使得通过眼球控制虚拟物体能够穿过或到达不同的路径点，所述眼球活动训练路径点是在虚拟现实场景中，设计一个603可被眼球轨迹控制的预制体，沿着604方向移动，途中控制603可被眼球轨迹控制的预制体，穿过602路径点，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的不同方向活动，改善睫状肌疲劳痉挛，增强睫状肌的调节功能，恢复弹力，通过所述眼球追踪模块101捕捉眼球移动训练过程中的眼球运动轨迹，把所述捕捉的601眼球运动轨迹所控制的虚拟物体运动轨迹以及虚拟物体穿过的路径点重合数据进行匹配性分析，获得匹配度结果，当匹配度结果达到预设的期望数值则训练结果合格，否则训练结果不合格，所述眼球运动轨迹，可控虚拟物体以及眼球活动训练路径点和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况。
如图7所示，该图是眼球跳转训练模式模拟图其包含701-目标区域、702-眼球运动轨迹、703-移动方向、704-预制体；
所述目标区域，是在训练模块中可移动的预设物体所经过的目标区域；
所述预制体，是于在训练模块中可随机出现的预设物体；
所述移动方向，是眼球轨迹看向的目标方向；
所述眼球运动轨迹，为眼球轨迹追踪路线；
所述眼球跳转训练模式，如说明书附图7所示，所述眼球跳转训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体的生调节机理，设计多种结合虚拟物体锻炼睫状肌的眼球活动训练目标区域，所述眼球活动训练目标区域是在虚拟现实场景中，设计701固定且不同位置的训练区域，并设置704可随机在训练区域出现的预制体，使得当预制体随机出现在某个设定的目标区域，眼球看向此目标区域所出现的预制体，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的快速不同方向活动，改善睫状肌疲劳痉挛，增强睫状肌的调节功能，恢复弹力，通过权利1所述眼球追踪模块捕捉眼球移动训练过程中的眼球运动轨迹，把所述捕捉的眼球运动轨迹703方向以及训练区域出现的虚拟物体与预先设置的目标数据进行匹配性分析，获得匹配度结果，当匹配度结果达到预设的期望值则训练结果合格，否则训练结果不合格，所述眼球运动轨迹方向，预制体以及训练区域和训练结构均通过虚拟现实头戴显示器进行现实，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况。
Claims (3)
1.一种视力康复训练系统，其特征在于，包括眼球追踪模块、智能终端、视力康复训练模块、虚拟现实头戴显示器；
所述眼球追踪模块包括：红外光源组、图像获取模块、处理器、USB通信模块；所述红外光源组，用于发射红外光，照射在眼球表面；所述图像获取模块，用于捕捉眼球红外图像，生成眼球红外图像数据；所述处理器，用于处理眼球红外图像数据获取眼球运动轨迹；所述USB通信模块，将眼动轨迹数据传送到智能终端；
所述智能终端作为眼球运动轨迹数据与视力康复训练模块设定的训练物体运动轨迹数据进行处理对比，同时作为视力康复训练模块运行的基础、虚拟现实图形的渲染；所述虚拟现实头戴显示器用于显示视力康复训练内容场景；
所述视力康复训练模块包括：UI交互和虚拟现实视力康复训练内容；所述UI交互，提供眼球与视力康复训练内容场景交互操作；所述虚拟现实视力康复训练内容，是根据眼睛睫状肌生理机能原理，在虚拟现实环境中设计的用于训练恢复眼睛睫状肌调节机能场景内容。
2.根据权利要求1所述眼球运动轨迹，其特征在于，利用所述眼球追踪模块的红外光源组发射红外光照射在眼球表面，通过图像获取模块捕捉眼睛的红外图像，处理器通过图像处理算法对所述的眼睛红外图像进行识别分析处理，获得眼球瞳孔的运动轨迹数据，定义为眼球运动轨迹。
3.一种视力康复训练方法，其特征在于，根据权利要求1所述虚拟现实视力康复训练内容，所述视力康复训练方法，包含眼球移动训练模式、眼球关注度训练模式、眼球控制训练模式、眼球跳转训练模式等；
训练者按要求佩戴好权利要求1所述视力康复训练系统并开始进行其中一种视力康复训练模式的训练时，眼球追踪模块获取训练者眼球运动轨迹数据，将眼球运动轨迹与视力康复训练模块预设的虚拟物体运动轨迹进行匹配分析获得匹配度结果，所述匹配度结果作为视力康复训练效果的检测依据，当该匹配度结果到达或高于预设的匹配度期望数值则判定为训练结果合格，当匹配度结果低于预设的匹配度期望数值则判为训练结果不合格，所述眼球运动轨迹、匹配度结果和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况；
所述眼球移动训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体生理调节机理，设计多种锻炼睫状肌的眼球移动训练轨迹，所述眼球活动轨迹训练是在虚拟现实场景中，设计一个虚拟物体沿预设的轨迹移动，使得眼睛跟随虚拟物体移动时，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的向前及向内后运动，改善睫状肌疲劳痉挛情况，使睫状肌恢复弹性，增强睫状肌的调节能力，通过权利要求1所述眼球追踪模块捕捉眼球移动训练过程中的眼球运动轨迹，把所述捕捉的眼球运动轨迹与预设的虚拟物体移动轨迹进行匹配性分析，获得匹配度结果，当匹配度结果到达或高于预设的匹配度期望数值则判为训练结果合格，当匹配度结果低于预设的匹配度期望数值则判为训练结果不合格，所述眼球运动轨迹、匹配度结果和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况；
所述眼球关注度训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体生理调节机理，设计多种锻炼睫状肌的眼球关注度训练方式，所述眼球关注度训练方式是在虚拟现实场景中四周不同角度、在接近视角范围边缘位置设置训练参照点，使得眼睛注视所述训练参照点并停留一段时间，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的不同方向正斜角度的拉伸活动，改善睫状肌疲劳痉挛情况，使睫状肌恢复弹性，增强睫状肌的调节能力，通过权利要求1所述眼球追踪模块捕捉眼球训练过程中的运动轨迹，把所述捕捉的眼球运动轨迹方向以及到达位置停留时间与预先设置的数据进行匹配性分析，获得匹配度结果，当匹配度结果达到或高于预设的期望数值则训练结果合格，当匹配度结果低于预设的期望数值则训练结果不合格，所述眼球运动轨迹路径方向、目标位置点、停留时间和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况；
所述眼球控制训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体生理调节机理，设计多种通过眼球运动控制虚拟物体移动锻炼睫状肌的眼球活动训练路径点，所述眼球活动训练路径点是在虚拟现实场景中，设计一个可跟随眼球轨迹活动的虚拟物体和设置多个固定且不同位置的路径点，使得通过眼球控制虚拟物体能够穿过或到达不同的路径点，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的不同方向活动，改善睫状肌疲劳痉挛情况，使睫状肌恢复弹性，增强睫状肌的调节能力，通过权利要求1所述眼球追踪模块捕捉眼球移动训练过程中的眼球运动轨迹，利用所述捕捉的眼球运动轨迹控制虚拟物体移动，把被控制的虚拟物体移动轨迹与设计的所述眼球活动训练路径进行匹配性分析，获得匹配度结果，当匹配度结果达到或高于预设的期望数值则训练结果合格，否则训练结果不合格，所述眼球运动轨迹，可控虚拟物体以及眼球活动训练路径点和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行显示，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况；
所述眼球跳转训练模式，在虚拟现实视力康复训练内容中，根据眼睛睫状肌对晶状体的生调节机理，设计多种结合可控虚拟物体锻炼睫状肌的眼球活动训练目标区域，所述眼球活动训练目标区域是在虚拟现实场景中，设计多个固定且不同位置的训练区域并设置一个可随机在训练区域出现的虚拟物体，使得当虚拟物体随机出现在某个区域，眼球跟踪此区域所出现的虚拟物体，能有效训练睫状肌最外层纵向排列的子午线方向的肌纤维、中间层的放射状或斜行的肌纤维和最内层环形肌纤维活动，使得睫状肌产生三维的快速不同方向活动，改善睫状肌疲劳痉挛情况，使睫状肌恢复弹性，增强睫状肌的调节能力，通过权利1所述眼球追踪模块捕捉眼球移动训练过程中的眼球运动轨迹，把所述捕捉的眼球运动轨迹与训练区域预设的虚拟物体出现顺序轨迹及出现时间点进行匹配性分析，获得眼球成功追踪到虚拟物体的有效比例，当有效追踪结果达到或高于预设的期望值则训练结果合格，否则训练结果不合格，所述眼球运动轨迹、虚拟物体出现的轨迹和训练结果均通过虚拟现实头戴显示器进行现实，训练者可直观的了解所述眼球移动训练情况；
以上所述虚拟现实视力康复训练内容模式：眼球移动训练模式、眼球关注度训练模式、眼球控制训练模式、眼球跳转训练模式，仅是为了说明本发明专利原理的其中几种具体方案，根据本发明专利原理，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下，还可设计其他不同的训练模式内容，达到改善睫状肌疲劳痉挛情况，使睫状肌恢复弹性，增强睫状肌的调节能力的效果，也在本发明专利保护范围内。
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