低对比度训练方法

专利名称：低对比度训练方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种个人视觉能力的训练方法。更具体地，本发明涉及使用 用以增强主体视觉能力的运动装置进行训练的方法。
背景技术：
本领域技术人员将会理解，改善个人的视觉能力可以提高个人参与体育活动时 的整体能力。在实现这一目的时，视觉能力的多个方面可以被改善。视觉能力的一个方 面是个人视觉感觉系统回应客体反射的光的具体频率的方式，以及个人视觉感觉系统回 应不同(或相似)颜色的客体反射的不同频率的光的对比度的方式。

发明内容
根据本发明，提供了装置和方法以在体育活动时改善主体的视觉能力。根据 本发明的一种方法可以包含，部分地，提供具有指定视觉值的背景；提供运动的客体， 基于背景的视觉值设置运动客体的视觉外观；以及使用在背景前可见的运动客体训练主 体。根据本发明的进一步方法可以包含，部分地，提供具有指定视觉值的运动客 体；提供背景；基于运动客体的视觉值设置背景的视觉外观；以及使用在背景前可见的 运动客体训练主体。根据本发明的进一步方法还可以包含，部分地，提供运动客体，提供类似运动 客体的描绘图形的背景；以及使用在背景前可见的运动客体训练主体。根据本发明的进一步方法可以包含，部分地，提供运动客体，提供描绘位置的 背景，在该位置主体可以以体育能力进行竞赛；以及使用在背景前可见的运动客体训练 主体。根据本发明的装置可以包含具有视觉外观的运动客体，其视觉外观是基于用于 有运动客体的训练的视觉背景的视觉外观而设置的。根据本发明的装置还可以包含用于 有运动客体的训练的视觉背景，视觉背景的视觉外观是基于运动客体的视觉外观而设置 的。应当注意，提供本发明内容是为了总体上以简化形式向读者介绍在下面的具体 实施例中说明的一个或多个选择概念。本发明内容不是用来确定受权利要求保护的题述 发明的关键和/或需要的特征，也不是用来辅助限定受权利要求保护的题述发明的保护 范围。


下面将参照附图对本发明进行详细说明，其中图1A-1B是根据本发明的装置的视图；图2A-2B所示为根据本发明的另一种装置；
图3和图4所示为根据本发明的另一种装置；图5是说明根据本发明的方法的流程图；图6是说明根据本发明的另一种方法的流程图；以及图7是说明根据本发明的另一种方法的流程图。
具体实施例方式现在参照附图，图1A-1B所示为运动客体，在这些实施例中是美式橄榄球，其 被一个运动员所观察到。当观察该橄榄球时，背景120和背景150分别代表在主体130和 主体150的视野的背景。在图1A-1B中，背景120和背景150均具有相同的视觉外观，该 视觉外观可以包含基于如光谱反射率、色调、强度和/或光值的视觉值或特性。当然， 背景的视觉外观可以按运动、运动员的位置、运动员的视线等改变，这将在下面进行进 一步详细说明。本领域技术人员将知道和理解，这里使用的词语“背景”，涉及在训练 时运动员观察的位于运动客体后面的视觉背景。背景可以是永久性建筑(如训练设施的 墙，体育馆等)，或者是可以按使用的训练方法而移动到不同位置的可移动建筑，或那些 可以移动到户外，用在运动场、球场等的可移动建筑。本领域技术人员将进一步知道和 理解，当根据如主体视觉能力的优点和缺点、主体参与的运动或活动的种类、以及主体 的比赛水平这些因素来训练主体时，主体的视野可以变化。这里使用的“视野”可以 指本领域所公知的所有种类的视野，比如中心视野、周边视野、中心凹区(fovealarea)等寸。图1A中所示的运动客体110是一个标准的美式橄榄球，它的视觉外观随背景 120的视觉外观而改变。在背景120和橄榄球110之间的视觉外观的对比度允许相对容易 的可见度和允许主体130发现橄榄球110。尽管在背景120和橄榄球110之间具有对比 度，然而个人主体可以具有更强或更弱的从在背景120前面快速可见地发现橄榄球110的 能力。总体上，与很少能快速并准确可见地在背景120前发现橄榄球110的个人相比， 更能够快速并准确可见地在背景120前面发现橄榄球110 (以及其速度、轨迹、旋转等) 的个人将具备竞争优势。当然，本领域普通技术人员将理解，本发明并不限于橄榄球，还可以包括在体 育活动时可见地感知的任何运动客体。同样地，根据本发明的背景可以是个人在其前面 看见运动客体的任何视觉背景。运动客体的视觉外观，即在本实施例的美式橄榄球140，在图1B中已经根据本 发明而被设置。更具体地，橄榄球140被设置为视觉近似于背景150的视觉值。这些视 觉近似可以包括涂料、染料、着色、涂层，或者除此之外设置橄榄球140为近似于被选 择背景的视觉特性，该视觉特性基于如背景光谱反射率、背景色调、强度和/或获得的 光值，如选择的色调、光值和强度的值。视觉近似也可以包括改变主体的视力，以在背 景150和橄榄球140之间创建低对比度的视觉外观，如主体使用具有特别过滤器的眼镜来 观察橄榄球140。反射系数可以方便地说明为在一个波长范围内的波长、一个频率范围内的频率 的函数，或者可选择地，光谱反射系数可以使用颜色坐标来说明，例如，CIE三色值X， Y，Z (或相关值x，y，z), CIE统一颜色空间坐标L，a, b，或者是其它颜色坐标或颜色表征。举例来说，不作为限制，采用平衡亮度对比(如将背景的明亮度与运动客体的 明亮度对比)、彩色对比(如在背景和客体之间的颜色对比)和/或细节对比(如在背景 和客体的细节上的差异，如客体的接缝、看台的观众等)，可以实现低对比度的作用。设置橄榄球140以视觉地近似背景150的视觉值，使得橄榄球140更难被主体 160可见地发现。当在训练时使用时，这样的运动客体和背景可以通过发展主体识别运动 客体的能力，尤其是在困难环境下识别的能力，增强主体的视觉能力。此外，当主体在 更大的视觉压力(即减小的对比度，更多的视觉干扰等)下训练后，在更高对比度、更少 视觉干扰环境下比赛时主体将具有更容易的视觉体验。因此，在根据本发明的环境中训 练主体将增强主体的视觉能力，如图形_场地、形状辨别、预期时间、图像/形象化和通 常注意焦点，并能增强主体处理更高感知压力水平的能力。背景表面可以与一个或多个视觉坐标，典型地如颜色、灰度梯度相关联，或者 与一个或多个颜色坐标如色调、饱和度、光值或其他颜色坐标相关联。这些视觉特性可 以被指定，或者与一个或多个运动客体的表面区域相关联。这些指定可以基于如白天的 时间、比赛台面的位置等因素，使得在白天的不同时间和/或一年的季节里不同的颜色 或色度被优选。光谱反射率的选择可以基于具体运动场、练习设施等等的具体照明光源，或者 也可以使用一些照明光源的平均数。例如，可以使用与石英-卤素灯、金属卤化物灯、 荧光灯、或其它人工照明光源相关联的光谱分布。此外，光谱反射率可以基于自然光照 明条件如明亮的阳光、乌云覆盖、雪、雨、雾或在具体位置遇到的其它照明条件选择。 进一步地，当根据本发明训练主体时，光源自身可以改变以增加训练的难度。例如，相 对于在比赛时使用的光系统，光可以被降低或者可以使用不同的光系统(如UV、金属卤 化物、白炽光等)。现在参照图2A-2B，提供了本发明的另一个实施例。在该实施例中，当运动客 体(如在图2A中的橄榄球260和在图2B中的橄榄球230)在主体的视野内(如当接收橄 榄球时，等等)时，背景(如在图2A中的背景250和图2B中的背景220)是被主体观察 到的背景。在图2A-2B中橄榄球230和橄榄球260的视觉外观是相同的。然而，图2A 的背景250与橄榄球260的视觉外观形成对比。在图2B表示的实施例中，背景220的视 觉外观被设置为与橄榄球230的视觉外观视觉近似。因此，例如如果在图2B中的橄榄球 230代表标准的橄榄球(即如大学或高中级别组织的运动竞赛所使用的橄榄球)，并且在 颜色上具有自然的褐色，背景220可以被设置为(如通过涂料、染料、着色、涂层，或者 其它设置)与橄榄球的自然褐色相近似。在图2B中橄榄球和背景之间的低对比度，给在 该环境下训练的主体提供了改善的视觉能力。进一步地，因为在很多活动中运动客体的颜色必须为标准颜色，设置背景的视 觉外观以与具体运动客体近似的过程可以简化。例如，在橄榄球方面，在一些级别(如 高中、大学)的比赛中球必须为自然褐色。因此，如关于图2A-2B所讨论的，橄榄球 训练容易利用本发明的实施例，背景，甚至于是每个背景的颜色、色调、光强度、饱和 度和/或光值可以被全部相同地设置。作为另一个实施例，在棒球方面，在大学(如 N.C.A.A.)级别和在职业级别上的标准球的颜色都是白色。因此，根据本发明的实施例，背景可以设置为与标准白色棒球指定的视觉值视觉近似。其它运动，如足球，并没有对于球颜色的具体要求。因此，在这些运动中，不 具有将背景设置为标准颜色的优势。然而，这些运动的参与者可以具有在他们具体的联 盟中需要或在他们的比赛中主要的标准颜色。假如这样的话，这种标准颜色可以用来设 置训练设施、体育馆、运动场等等的背景。根据本发明的另一个实施例，如图3所示，背景可以被设置以改善视觉能力。 在该实施例中，只显示了背景300，其被设置为与多个运动客体的视觉外观视觉近似。例 如，在图3中，运动客体是网球310。因此，对于该实施例，背景300被设置为具有多个 网球的视觉外观。现在参照图4，在图3中所示的背景用于训练主体410。如在该实施例中所看到 的，主体的视野朝向背景300。当主体410被训练时，例如，训练装置(如服务机器)或 者搭档离主体410在网420的相对一边，在训练装置或搭档后面主体的视野内，背景300 可以被设立或排列，当球被放出并要他收回时，允许主体410观察背景300。通过使用 背景300训练，主体410发展了他的视觉技能，具体地是快速并准确识别相对于挑战性视 觉背景的球。本领域技术人员将理解，可以使用其它种类的背景，以关联于运动客体的 其它种类。本领域技术人员将进一步意识到，根据本发明的背景可以描绘为一个或多个 运动客体(即，不同旋转视图，透视图等等)的不同视图。本领域技术人员将进一步理 解，基于主体、背景和运动客体之间的距离，描绘在根据本发明的背景上的客体的尺寸 可以调整，以使得在主体的视角上运动客体和在背景上的描绘尺寸相同。在一附加实施例中，在个人视野内的背景可以在视觉上接近特定的运动场、观 众团等背景景物，与在困难条件下训练个人、如对于在比赛上富于经验的那些人相同。 示例性的背景可以包括观众背景、标志背景和在俄勒R州大学的绿色和黄色的运动场的 不同细节的背景。举例来说，并非限制，设置该背景的方法可以包括使用视频或录像机 以获取背景的图像，然后复制该图像以作为背景。本领域技术人员将理解，可以用不同 方法来创建或复制背景。在该实施例中，当个人训练时，可以具有模拟比赛时可能在他 们视野内的背景的背景。本领域技术人员将理解和知道，上面讨论的所有或一些上述实施例可以单独使 用，或者联合使用以进一步训练运动员。例如，背景可以被设置为如上面讨论的在比赛 时与背景景物视觉近似，背景也可以是在背景上描绘一个或多个运动客体的不同视图。现在参照图5，根据本发明的方法参考数字500进行图示。最开始，在步骤510 可以给背景指定视觉值。在步骤520，视觉匹配特性，如光谱反射率、色调、强度和/或 光值，可以如上所述地被选择以用于背景。接下来，在步骤530提供运动客体或装置， 并可以设置为与在步骤520选择的视觉匹配特性相匹配。在步骤540，主体可以用步骤 530在背景前面可见地设置的装置进行训练。在图6中，根据本发明的另一种方法参考数字600进行图示。该方法中，在步 骤610提供了装置，并且可以为装置的视觉外观指定视觉值。在步骤620，装置的视觉匹 配特性可以被选择。基于视觉匹配特性，在步骤630背景可以被设置为与装置的视觉外 观相匹配。然后，于步骤640，主体可以用步骤640在背景前面可见地设置的装置进行训练。
在图7中，根据本发明的另一种方法参考数字700进行图示。该实施例中，在步 骤700提供运动客体。接下来在步骤720，背景可以设置以描绘一个或多个运动客体。如 上述讨论，当于步骤720在背景上描绘时，运动客体可以以不同视图和尺寸进行图示。 一旦背景被设置完成，在步骤730，主体可以用在背景前面可见地设置的装置进行训练。对于本发明的目的，本领域技术人员将知道和理解，背景可以包含多于一种颜 色。也就是说，背景可以包含不同的颜色区间或区域以更好地方便训练。这些区间或区 域可以通过指定不同具体视觉特性以分散运动客体的部分被设置，或者可以使用按等级 的视觉特性，例如从暗到亮变化以逐渐地形成色度，而不是在分散部分变化。多种视觉 特性的种类可以改变，包括总反射率、光谱反射率、或其它视觉特性。为了方便，一组区间(包括连续变化的区间组)的视觉外观的处理可以称为视觉 补偿、修正或匹配。总体上，这些补偿、修正或匹配与在视觉障碍和视觉干扰之间的表 面对比度的减少相关联。在一些实施例中，使用了颜色匹配，但是典型地一个或多个视 觉特性是近似地匹配。视觉特性可以基于相同的明亮度(同时发光条件)，或者基于与预 期背景有关的一个或多个区间不同的明亮度而补偿。举例来说，并非限制，可以基于CIEL-a-b的颜色空间，说明颜色选择和特性。 在颜色之间的总色差(TCD)具有坐标(L1, a、，b\)和(L2，α2, b2)，该颜色空间可以定
义为TCD=拟+。在同时发光条件下(即假定颜色有相同的明亮度)色差
(CD)可以定义为=。补偿颜色或灰度水平可以基于TCD、CD或其它坐标
进行选择。因为如上所述，不同表面接收不同的照明，总体上优选基于TCD的匹配。可以选择照明对比度以用于补偿，也可以使用有关具体光源的客体的光谱反射 率函数SRFU)(作为波长λ的函数)来计算照明对比度。对于这里的实施例，使用具有 光谱分布D65U)和与太阳光相似的光源。此外，使用人类光谱灵敏度函数HSSF(A)。 照明坐标L可以计算为
J , α酬D贿卿可以基于与例如在CIE图上所示的实质上相似的颜色或色度设置视觉近似或补 偿。在一些颜色表示中，如图示的等同的分离部分并不对应于同样或甚至近似同样的 感知颜色差异。例如，可以用不同尺寸和特征的所谓的MacAdam椭圆将“仅为明显差 异”(JND)作为感知颜色的特征，并成为位于标准CIE色品图上的坐标位置的函数。可 以选择在或近似在MacAdam椭圆内的颜色，或者与仅为可见颜色差异相关联的颜色用于 匹配。在一代表性实施例中，颜色可以基于使用ΡΑΝΤΟΝΕ色片的直觉视觉对比进行 选择。例如，用于运动客体的颜色可以通过在类似于真实使用环境的环境中定位测试主 体进行选择。例如，如果主体是在棒球运动中的捕手，主体可以处在棒球场的捕手位 置，色片可以位于在视图的视野内的适当位置，以使得相对的被选择背景被观察到，如 泥土、草坪、天空或运动场座位。来自测试主体的回应可以用来确定与具体片相关联的 颜色是否提供了与背景的充分匹配。可以使用一个或多个测试主体，这些颜色补偿可以 在不同棒球场的不同光线条件下进行。平均值，与最困难观察条件关联的个人值、或其它值可以基于主体的回应进行选择。选择的颜色坐标或其它颜色或灰度值可作在染料或颜料选择中的向导，真实被 使用的颜色或色度可以不同。例如，饱和度、价格、褪色率或者其它因素可以满足条件 染料、涂料或颜料，可能不能得到。在一些实施例中，真实颜色偏离相关的目标颜色坐 标，以平衡照明对比度或其它设计目标。可以包括荧光剂，以增强总体照明以补偿较低 的照明水平。上述的实施例是基于具体颜色表征，然而本领域技术人员将知道和理解，也可 以使用基于红-绿-蓝(RGB)，蓝绿-紫红-黄(CMY)，色调-饱和度-明亮度(HSB)， CIE XYZ, CIE, xyz, CIEL-a-b，CIEL-u-v，孟塞尔(Munsell)或者其它表征的颜色表征。本发明已经在这里通过关联具体实施例进行了说明，这些实施例在所有方面是 为了举例说明而不是进行限制。对本领域普通技术人员而言，从属于本发明，不偏离本 发明的保护范围的选择性实施例是显而易见的。根据前述，可以看到本发明可以很好地获得上述设定的结果和目的以及该方法 明显和固有的其它优点。应当理解某些特征和其替代组合是有用的，可以被使用而不涉 及其它特征和替代组合。这是被权利要求的保护范围所考虑并涵盖的。
权利要求
1.一种在体育活动时改善主体视觉能力的方法，其特征在于，该方法包含提供背 景，该背景具有指定的视觉值；提供运动客体，该运动客体具有视觉外观；基于背景的 视觉值，设置运动客体的视觉外观；以及使用在背景前可见的运动客体训练主体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视觉外观与颜色相关联。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，视觉值与颜色相关联。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，视觉值为绿色。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，视觉值为棕色。
6.—种在体育活动时改善主体视觉能力的方法，其特征在于，该方法包含提供运 动客体，该运动客体具有指定的视觉值；提供背景，该背景具有视觉外观；基于运动客 体的视觉值，设置背景的视觉外观；以及使用在背景前可见的运动客体训练主体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述视觉外观与颜色相关联。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，视觉值与颜色相关联。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于视觉值为棕色。
10.—种在体育活动时改善主体视觉能力的方法，其特征在于，该方法包含提供运 动客体；提供背景，该背景的视觉外观包含至少一个运动客体的描绘；以及使用在背景 前可见的运动客体训练主体。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，运动客体是橄榄球。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，运动客体是棒球。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，运动客体是网球。
14.一种在体育活动时改善主体视觉能力的方法，其特征在于，主体在指定位置于体 育活动中比赛，该方法包含提供运动客体；提供背景，其中背景的视觉外观包含指定 位置的描绘；以及使用在背景前可见的运动客体训练主体。
15.—种在有视觉背景的训练中使用的运动客体，其特征在于，运动客体的视觉外观 是基于视觉背景的视觉外观设置的。
16.—种在有运动客体的训练中使用的视觉背景，其特征在于，视觉背景的视觉外观 是基于运动客体的视觉外观设置的。
全文摘要
本发明提供了一种在体育活动时改善主体视觉能力的方法和装置。其中一种方法包括设置运动客体以与背景的视觉外观视觉近似，或者设置背景以与运动客体的视觉外观视觉近似。然后，使用在背景前可见的运动客体训练主体。可以使用其视觉外观包含至少一个运动客体的描绘的背景。然后，使用在背景前可见的运动客体训练主体。
文档编号A63B63/00GK102015040SQ200980116440
公开日2011年4月13日 申请日期2009年5月7日 优先权日2008年5月8日
发明者理查德·艾威斯, 阿蓝·W·雷切尔 申请人:耐克国际有限公司