立体视觉训练系统及方法

专利名称：立体视觉训练系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种立体视觉训练系统，该系统属于眼保健技术领域， 用于锻炼受训者的眼部肌肉，可用于飞行员的视力训练、假性近视患者 恢复正常视力、以及防止近视患者的近视程度的进一步恶化等。
背景技术：
近年来，近^L防治局限于一些传统的方法和手^殳， 一直是眼科界关 注的热点。如何采取行之有效的措施和方法防治近视，遏止近视发病率 上升的势头， 一直是眼科界专家们探索和研究的课题。
备受世界眼科界关注和推崇的视觉训练方法包括眼肌训练法、色光 类视觉训练、凝视法、周边区视网膜刺激法等；最经典实用的眼保健技 术如中医的穴位按摩法、双眼合像法、晶体操法、远雾视法等。
人通过立体视觉看到屏幕中的虚拟现象时所产生的眼内外肌的生理 变化与看到实物时是一样的。当画面中的物体或动物从远到近、从近到 远地大幅度运动时，相当于在做晶体操，可以充分伸展晶状体，緩解其 紧张状态，恢复睫状肌的调节功能，并可促进眼部血液循环，使眼内肌 排出积聚的代谢物，改善眼部营养，活跃和恢复眼的生理功能。经常受 到这样的锻炼，可以解除由于过度看近导致的睫状肌痉挛，从而去除假性近视和混合性近视的假性成分，并可增强眼球对近^L的抵御能力。
另外，人的双眼视轴夹角为5°，在两个视网膜一景物的每一个投影 点就形成微小的相位差，即视差。视差是外界景物给予眼的深度信息， 眼睛将这种深度信息传到大脑，经过加工融合就产生了人的最高级的双 目艮视觉——立体视觉。视力是引起立体视觉最基本的条件，国内外研究 表明，视力的下降将导致立体视功能的下降，而屈光不正是引起视锐度 下降的最重要因素。双眼视功能是可以通过锻炼得到提高的。从这个角 度讲，屈光不正接受双眼视觉锻炼，有力于视力康复。
如果在显象方式上模拟实现屏幕面积到双眼这一 空间任意角度、任 意景深的目标和任意的运动轨迹，就奠定了虚拟现实^l支术可以实现复杂、 多样的眼外肌训练的基础。
然而，这些有效的训练方法不容易被普通受训者完全掌握和正确使 用。当今世界的最新科学技术，如虚拟现实技术、电子计算机技术、数 字投影技术、计算机互动技术、3D引擎技术等还没有在视觉训练中得到 应用。
为此，本发明人一直在致力于"眼吧，，的研发，4吏得受训者通过科 技手段得到正确、科学的视觉训练。

发明内容
本发明的目的是提供一种立体视觉训练系统，其通过计算机虚拟现 实技术，依据人眼的视觉生理特点产生动态立体场景，通过观看该场景 达到健眼护眼的目的。
本发明的另外一个目的是提供一种立体^ 见觉训练系统，其通过使得 受训者观看大幅度纵深的立体场景，进行双眼视觉锻炼和眼外肌锻炼。
本发明的另外一个目的是提供一种立体视觉训练系统，其把立体电 影、电视技术用于防治近视领域。
本发明的另外一个目的是提供一种立体视觉训练系统，其用空间立 体视觉训练法，开发周边视野，提高立体视觉，融科:忮性、趣味性于一 体，是寓健于乐的新颖的眼保健方法。
本发明的另外一个目的是提供一种立体视觉训练系统，其充分考虑 到了青少年的年龄特点和性格特点，可在娱乐中轻爭》健眼。
本发明的另外一个目的是提供一种立体视觉训练系统，其防治近视 的重点是合理地锻炼眼睛，可以根据青少年的基本状况来制定个性化的 健眼方案，安全、有效。
根据本发明的第一方面，提供了一种立体视觉训练系统，用于眼肌 的锻炼和保健，包括电脑、投影机、投影幕、若干副目镜、和用于提高
视力的立体图像片，其中立体播放软件加载入计算^L中，电脑信号输入 投影机后透射在投影幕上，其特征在于，所述用于提高视力的立体图像 片中用以使受训者注视的虚拟目标物使受训者在注视之时双眼视线的相 交点在眼前点和眼后点之间循环，以达到最大限度的增加和散开集合， 从而带动眼睛做大幅度的晶状体操，所述眼前点是眼前的任意一点，而 所述眼后点是双眼视线的反向延长线相交于双眼后的任意一点。
优选地，所述立体播放软件对双投影机的分辨率及刷新频率进行整
体设置，并将立体视频对分别输入两台投影机进行播》文；所述投影机是经
济型的低配置装置。
优选地，所述才更影机采用分辨率1024*768及以下，亮度3500流明 以下的主流配置；电脑采用专用显卡。
优选地，所述目镜使远近不同的座排达到相同的^L觉效果和训练效果。
根据本发明的第二方面，提供了一种立体视觉训练系统，用于眼肌 的锻炼和保健，其设置在高2. 5至3. 3米、宽2. 8至3. 5米、长5至8 米的房屋内，包括控制装置，其为电子计算机及基础外设，电子计算 机内安装有播放软件和用于大幅度训练眼部肌肉的立体图像文件；2台投 影机，其与控制装置电连接，投影机的前方设立隔离墙面，其上面的投 影用窗孔和投影机的镜头位置一致，该隔离墙面使得房屋分成用于操作 所述控制装置的控制间和用于受训者接受视觉训练的受训间；投影机吊 架，其被固定在房屋的顶棚上，吊装位置是使镜头距离屏幕4. G至5.5 米，使投影机离地面2. 0至2. 5米，并且保证投影4几的镜头正好对准金 属幕的中心线；金属屏幕，其设置在受训间与投影^^面对的墙壁的正中 央，呈矩形，幅宽2. 5至2. 8米，下边缘离地面0. 5至0. 8米，在屏幕 上设有保证立体图像显示效果的金属涂层；受训者使用的若干副专用目 镜，其特征在于，所述用于提高视力的立体图像片具有大于普通立体影 院的视差安排，受训者望远幅度是无穷远，最大限度地降低双眼集合； 看近的虚拟物体到达双眼100 - 200mm。
优选地，房屋高2. 6米、宽3. 1至3. 3米、长5至6米;镜头距离 屏幕4. 2至5. 0米，使投影机离地面2. 1至2. 4米；金属屏幕的幅宽2. 5
至2. 6米，下边乡彖离;l也面0. 6米。
优选地，所述专用目镜备有10副。
优选地，所述电子计算机的基础外设包括鼠标、《建盘、音箱，软件 备有USB加密锁。
根据本发明的第三方面，提供了立体影院技术在立体视觉训练系统 中的应用，其特征在于，所述用于提高视力的立体图^f象片具有大于普通 立体影院的视差安排，受训者望远幅度是无穷远，最大限度地降低双眼 集合；看近的虚拟物体到达双眼100 - 200rmn;所述投影机是经济型的低配 置装置。
根据本发明的第四方面，提供了一种立体视觉训练方法，用于眼肌 的锻炼和保健，其特征在于，通过加载入计算机中立体播放软件使用于 提高视力的立体图像片的信号输入投影机后透射在投影幕上，所述用于 提高视力的立体图像片具有大于普通立体影院的视差安排，受训者望远 幅度是无穷远，最大限度地降低双眼集合；看近的虛拟物体到达双眼100 - 200mm。
本发明的立体视觉训练系统用于眼肌的锻炼和保健，改变了用于立 体影院的立体系统造价高、配置高等缺点，采用了市场上普及型的投影 机及其专门配置的电脑和专用软件，因此，价格低廉、效果良好。
特别是，专用立体播放软件可对双投影机的分辨率及刷新频率进行 整体设置，并将立体视频对分别输入两台投影机进行播放，因此，可以 降低成本。
特别是，立体片的视差设计超越了现有立体片，望远的时候，幅度
可达无穷远甚至可最大限度地降低双眼集合，看近的时候虛拟物体可到 达距离双眼十几厘米远的地步，因此，可实现优良的视力训练效果。
特别是，通过对目镜的专用设计，可以让远近不同的座排达到相同 的视觉效果和训练效果。


图1是才艮据本发明的立体视觉训练系统的组成原理图。
具体实施例方式
通常情况下，人眼在看物体时，双眼视线的相交点在眼前；看无穷 远的物体时，双眼视线接近平行，无论如何，双眼视线及其延长线的相 交点不可能在眼后。在本发明中，通过使受训者注视虚拟目标物时，使 得双眼视线的反向延长线的相交点可到达眼后，使眼部睫状肌得到锻炼， 从而达到最大限度地增加和散开集合，进而带动眼睛做大幅度的晶状体 操。
如图1所示，根据本发明的立体视觉训练系统包括电子计算机及 基础外设(鼠标、键盘、音箱等) 一套；2台投影机3、 4;投影机吊架 一套；金属幕8—个；和专用目镜ll若干。
在本发明的一个实施例中，备有IO副专用目镜。在本发明的另外一 个实施例中，可备有更多副专用目镜。
立体视觉训练系统还包括播放软件和训练媒体。在本发明的一个实 施例中，备有USB加密锁。
根据本发明的立体视觉训练系统设在一房屋内。该房屋的尺寸应该 给每一位受训者的座位都是合适的位置，从而保证训练效果。在本发明
的一个实施例中，房屋高2. 6米左右，宽3. 1-3. 3米，长度至少5米。
在本发明的一个实施例中，房屋的窗户在侧面(长方向上的侧面) 或者离门口近的位置上。
在本发明的一个实施例中，金属投影幕8安装在没有窗户的那一面墙 上。窗户有严实遮光的窗帘遮挡为佳。2540mm的投影幕安装在房屋的正 面的中心线位置上，高度离地面O. 6米。安装要正，幕布可以采用墙纸的 粘贴方式粘在一块已经固定在墙上的2540mm的表面很平滑的板材上。四 周用踢脚线压边，这样很节省安装成本且效果好。
在本发明的一个实施例中，在投影机的前面设立一隔离墙面12,其 上面的投影用窗孔和投影机的镜头位置一致。镜头距离屏幕约4.2至5 米远的地方进行吊装，其在屋顶上的定位点是在中心线偏右68mm处进行 吊装，这样可以保证投影机的镜头正好在屋的中心线上，也就是金属幕 的中心线上。
投影机的高度离地面2. 1至2. 4米左右，同时两台投影机都能进行 焦距调整，使幕上电脑界面上的字体正好清晰和最亮，使图像充满屏幕 地被投射到投影幕上，两台投影机投射到投影幕上的图像相互重合，并 且呈矩形，而不是呈梯形。
投影机架用于吊装投影机，由固定架和吊架组成，两台投影机都安 装到固定架上，同时吊架还要和固定架安装到一起。吊架的长度可以调 整。
固定架前面还有两个偏光镜固定于投影才几镜头前。
电子计算机及其外设包括电脑桌7、电脑主机、液晶显示器、键盘、 鼠标、鼠标垫、分频器、转换器、凄t据线24艮、加密狗等。
主机的显卡上两个输出端口l、 2接出两条线6、 5分别插到投影机4、 3上，通过转换的模拟信号线插入上面的VGA视频数据输入端上。电脑里 安装有立体播放专用软件，以及立体训练节目。
特别是，在安装后测试过程中，使用测试视频，上面的投影机投出 来的是四角红色十字，下面投射的是四角蓝色十字。戴上偏光眼镜，会 发现屏幕中间的球体是离眼睛很近的，而不是重影。否则是不正确的。
特别是，所有软件可安装在D、 E盘等非系统分区上。如果因计算机 故障需要重装WINDOWS系统时，只需要格式化系统分区(C盘)即可， WINDOWS系统安装后，将常用软件备份光盘插入光驱，点击setup文件进 行软件安装，即可恢复使用。
特别是，为方便平时启动程序，可在WINDOWS桌面上建立一个快捷启 动图标。
特别是，可将USB加密锁插入计算机的USB插口。正常情况下，加 密锁会自动加载驱动程序。如果发现插入加密锁后没有自动加载驱动程 序，只需简单的文件安装，这对于本领域的技术人员是公知的常识，不 再详细讨论。
根据本发明的立体视觉训练系统的一个实施例，受训者io容量为10
人左右，均被安排坐在投影机的前下方，可坐2至3排，每排可坐3至5 人。受训者的数量和座位9的安排以每个人都能够取得最佳锻炼效果为
准，这与立体电影院是不同的。
下面，再简要说明根据本发明的立体—见觉训练系统的运行过程。
先把双投影机都打开；然后，再打开计算机。可使用遥控器打开两 台投影机，要有一定的距离才能将两台同时打开，两台投影机可公用一 个遥控器。打开计算机及音箱，通过投影机投射屏幕上的界面确定系统 属于正常启动；此时只有一台投影机(主显示器)工作。
启动正常后，双击桌面上的立体视觉训练系统快捷图标，播放器界 面启动，此时会发现投影机经过搜寻信号过程，两台都正常显示windows 窗口，而且是水平跨越模式。如果不是这样，关闭播放器，再重新点击 播放器图标，直到实现双投影机都收到信号并正常为止。
对于所有受训者，人手发放一副专用目镜，用于戴到眼前。如受训 者是屈光不正带镜者，将专用目镜覆盖在原矫正镜上。
用鼠标点击打开播放器上的"打开"按钮，选择训练媒体文件，点 击"播放"按钮，再点击"全屏播放"(或F5键)按钮，即可使用。
播放结束后，请按F4件，然后关闭软件，同时关闭计算机，然后用 遥控器按两下关闭投影机。
特别是，在播放立体节目后，播放管理人员也应该戴上一副偏光镜 看节目，以体会是否有很好的立体感，否则进行调整。
投影机吊装好并调整好透射方向后，不要轻易变动。如发现双投影 机的投影面积重叠不好，可进行调整，也可以容易地进行梯形校正。
在看该节目的时候，受训者不宜用手去触摸飞来的物体，以免抓伤 其他的受训者。
正如健身会让身体和肌肉感觉累和酸痛 一样，立体锻炼会让眼睛感 觉累。如果感觉眼睛疲劳或者出现眼睛累的情况，这属正常。如果感觉 头暈甚至要晕倒，则是因为眼睛在锻炼的过程中，出现了过渡劳累或者 本人比较敏感，眼睛上的反应迅速变为大脑的强烈反应，此时应该坐到 最后一排，或者闭目一会。多次训练后头暈现象会减轻以至消失。
特别是，受训者在观看节目时不要歪头，否则立体效果会严重受影响。
设置了根据本发明的立体视觉训练系统的房屋，即"目艮吧"的工作
环境如下
环境温度不宜过高，以室温为宜。 一般情况下，计算机工作的温度 在18-22度，如果计算机又长时间工作，则热量较难散发，计算机将出 现运行出错、死机等现象，甚至烧毁芯片。
计算机工作环境的相对湿度宜在40%-60%之间。如果湿度过高，会使 电子元件表面吸附一层水膜；如果过分潮湿会使机器表面结露，引起机 器内元件、触点及引线锈蚀，造成断路或短路。而湿度过低时容易产生 静电，静电荷大量积聚将引起磁盘读写错误，并可能烧毁半导体器件。
附着在电路板上的灰尘积聚到 一 定程度，就会引起机器内部线路断 路，引发故障。洁净度欠佳还会影响室内人员的健康。不等计算机机箱 内灰尘过多，就应该及时进行清理。
对计算机系统来说，电源稳定是最重要的环境因素。低压和过压都 会增加计算机元件的压力、加速元件的老化。电源一直是计算机产生故 障的主要因素，所以，有条件的情况下，优选配备稳压电源和不间断电 源(UPS)。如果没有条件配备稳压电源，就应尽量避免在电压波动大的
时候使用计算机。
投影机是一种精密电子产品，它集机械、显示系统、电子电路技术 于一体。在机械方面，应该严防强烈的沖撞、挤压和震动。因为强震能 造成显示系统的位移，出现颜色不重合等现象，而光学系统中的透镜、 反射镜也会产生变形或损坏，影响图像投影效果，而变焦镜头在冲击下 会使轨道损坏，造成镜头卡死，甚至镜头破裂无法使用。眼吧的投影机 是吊装在蓬顶的，其安装最好由专业人员安装。在光学系统方面，应该
注意防尘和通风散热。投影机显示系统的每个像素点直径只有0. 02mm左 右大小，灰尘颗粒足够把它阻档。因此，在投影机使用环境中防尘非常 重要，眼吧投影室一定要严禁吸烟，因烟尘微粒更容易吸取附在光学系 统中。要经常或定期清洗风口处的滤尘网。在灯源方面，停止使用后不 宜马上断电。投影机使用金属卣素灯，在点亮状态时，灯泡两端电压 60-80V左右，灯泡内气体压力大于10kg/cm,温度则有上千度，灯丝处 于半熔状态。因此，在开机状态下严禁震动，搬移投影机，防止灯泡炸 裂，停止使用后不能马上断开电源，要让机器散热完成后自动停机，在 机器散热状态断电造成的损坏是投影机最常见的返修原因之一 。另外， 减少开关机次数对灯泡寿命有益。
眼吧釆用的幕布是特殊工艺生产的，不同于市面上常见的投影幕。 该幕布最大的特点是表层涂有特殊的涂层，该涂层的完好是幕布正常显 示投影内容(尤其是立体内容)的前提。所以，在安装、移动和清理灰 尘时要注意保护涂层，不得用硬物和粗糙的抹布划伤和擦拭幕布。
以上公开了本发明的优选实施例，根据这些公开的内容，本领域的 技术人员还可能做出非实质性的各种修改、变化、替换等等，然而，这 都将落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种立体视觉训练系统，用于眼肌的锻炼和保健，包括电脑、投影机、投影幕、若干副目镜、和用于提高视力的立体图像片，其中立体播放软件加载在计算机中，电脑信号输入投影机后透射在投影幕上，其特征在于，所述用于提高视力的立体图像片中用以使受训者注视的虚拟目标物使受训者在注视之时双眼视线的相交点在眼前点和眼后点之间循环，以达到最大限度的增加和散开集合，从而带动眼睛做大幅度的晶状体操，所述眼前点是眼前的任意一点，而所述眼后点是双眼视线的反向延长线相交于双眼后的任意一点。
2. 如权利要求1所述的立体视觉训练系统，其特征在于，所述眼前 点的集合幅度范围为0到20米角。
3. —种立体视觉训练方法，用于眼肌的锻炼和保健，其特征在于， 通过加载在计算机中的立体播放软件使用于提高视力的立体图像片的信 号输入投影机后透射在投影幕上，所述用于提高视力的立体图像片中用 以使受训者注视的虚拟目标物使受训者在注视之时双眼视线的相交点在 眼前点和眼后点之间循环，以达到最大限度的增加和散开集合，从而带 动眼睛做大幅度的晶状体操，所述眼前点是眼前的任意一点，而所述眼 后点是双眼视线的反向延长线相交于双眼后的任意一点。
4. 立体影院技术在立体视觉训练系统中的应用，其特征在于，所述 用于提高视力的立体图像片中用以使受训者注视的虚拟目标物使受训者 在注视之时双眼视线的相交点在眼前点和眼后点之间循环，以达到最大 限度的增加和散开集合，从而带动眼睛做大幅度的晶状体操，所述眼前 点是眼前的任意一点，而所述眼后点是双眼视线的反向延长线相交于双 眼后的任意一点。
全文摘要
一种立体视觉训练系统，用于眼肌的锻炼和保健，包括电脑、投影机、投影幕、若干副目镜、和用于提高视力的立体图像片，其中立体播放软件加载入计算机中，电脑信号输入投影机后透射在投影幕上，其特征在于，所述用于提高视力的立体图像片中用以使受训者注视的虚拟目标物使受训者在注视之时双眼视线的相交点在眼前点和眼后点之间循环，以达到最大限度的增加和散开集合，从而带动眼睛做大幅度的晶状体操，所述眼前点是眼前的任意一点，而所述眼后点是双眼视线的反向延长线相交于双眼后的任意一点。本发明通过计算机虚拟现实技术，依据人眼的视觉生理特点产生动态立体场景，通过观看该场景达到健眼护眼的目的。
文档编号A61H5/00GK101185603SQ20071011774
公开日2008年5月28日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者李书印, 樊舒非 申请人:北京眼吧科技有限公司