非中心注视的视觉检测与视觉训练设备的制作方法

1.本发明涉及眼科医疗器械领域，具体涉及非中心注视的视觉检测与视觉训练设备。


背景技术：

2.人的眼睛是精密的光学成像器官。人眼看外物时，物体发出的光线从人的瞳孔进入眼球内部，并成像于视网膜。黄斑中心凹为位于视网膜黄斑区域中央的凹陷区，直径约1.5mm至2mm。黄斑中心凹是视网膜上视觉最敏锐的部位，黄斑区为中心视力，黄斑区以外的视网膜为周边视力。物体成像于黄斑中心凹时，视力最敏感，成像离黄斑中心凹越远，视觉越不敏感。
3.使用黄斑中心凹注视称为中心注视(central fixation)。有些受检者因为斜视或眼睛发育异常等原因，黄斑中心凹部发生抑制，转用黄斑中心凹外的视网膜代替黄斑中心凹，称非中心注视(eccentric or nonfoveolar fixation)。根据其视网膜注视点的部位，可以将非中心注视分为旁中心凹注视(parafoveolar fixation)、旁黄斑注视(parafoveal fixation)、周边注视(peripherally eccentric fixation)及游走型注视(wandering fixation)。注视性质的传统检查方法为检影镜检查，注视时视网膜的成像点和黄斑中心凹的相对位置0
°
～1
°
为中心注视，2
°
～3
°
为旁中心凹注视，4
°
～5
°
为旁黄斑注视(也称之为黄斑旁注视)，5
°
外为周边注视。
4.非中心注视成像于黄斑中心凹之外，往往会导致非中心注视性弱视(也称之为旁中心注视性弱视)，对有些人还可能会引起复视或混淆视。因此，对非中心注视进行视觉检测和视觉训练，重建正常的中心注视，有重要的临床意义。
5.非中心注视常用的传统检查方法为检影镜检查，需要主观估计非中心注视的位置，不易定量精确地测量，且年幼的儿童不易配合检查。
6.非中心注视的传统视觉训练方法有：遮盖法、后像疗法、红色滤光片疗法、海丁格光刷疗法等。其训练内容较为单一，儿童不易坚持训练，且不易实时监控评估训练的效果。


技术实现要素：

7.本发明的目的是：提供可以用于非中心注视的视觉检测与视觉训练设备。
8.为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种视觉检测设备，设双眼中的一只眼为中心注视眼，称之为a眼，另外一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，其特征在于，包括：
9.显示模块；
10.图像拍摄与处理模块，包含至少2个近红外摄像机和至少2个近红外光源，用于连续拍摄眼睛区域的图像；图像拍摄与处理模块还包含图像处理功能，图像处理功能用于对拍摄到的所在区域的图像进行图像处理计算；当拍摄a眼图像时，图像拍摄与处理模块通过图像处理功能得到a眼瞳孔中心三维坐标、a眼各个角膜反光点中心三维坐标；当拍摄b眼图
像时，图像拍摄与处理模块通过图像处理功能得到b眼瞳孔中心三维坐标、b眼各个角膜反光点中心三维坐标；图像拍摄与处理模块和显示模块的相对位置固定且已知；
11.中心注视眼kappa角计算模块，将a眼黄斑中心凹视线定义为经过a眼黄斑中心凹和a眼瞳孔中心的直线，a眼黄斑中心凹视线和a眼注视外物时所注视的位置相交；中心注视眼kappa角计算模块控制显示模块在指定位置显示仅a眼可以看见的视标t
a
，受检者注视视标t
a
后，此时a眼黄斑中心凹视线为经过a眼瞳孔中心和视标t
a
的直线；中心注视眼kappa角计算模块通过对a眼瞳孔中心三维坐标、a眼各个角膜反光点中心三维坐标进行计算得到a眼的瞳孔中线，进而计算得到a眼的kappa角，a眼的kappa角为a眼黄斑中心凹视线和a眼瞳孔中线的夹角；
12.非中心注视偏差角度计算模块，将b眼异常视线定义为经过b眼瞳孔中心和b眼注视外物时所注视位置的直线；将b眼黄斑中心凹视线定义为经过b眼黄斑中心凹和b眼瞳孔中心的直线；非中心注视偏差角度计算模块控制显示模块在指定位置显示仅b眼可以看见的视标t
b
，受检者注视视标t
b
后，此时b眼异常视线为经过b眼瞳孔中心和视标t
b
的直线；非中心注视偏差角度计算模块通过对b眼瞳孔中心三维坐标、b眼各个角膜反光点中心三维坐标进行计算得到b眼的瞳孔中线以及b眼的黄斑中心凹视线，并进一步计算得到b眼的非中心注视偏差角度，b眼的非中心注视偏差角度为b眼异常视线和b眼黄斑中心凹视线的夹角，其中：
13.非中心注视偏差角度计算模块采用以下方式获得b眼黄斑中心凹视线；
14.根据左眼和右眼生理对称的原理，b眼黄斑中心凹视线与b眼瞳孔中线的夹角和a眼的kappa角大小相等，夹角方向以人的正中矢状面镜像对称，由此非中心注视偏差角度计算模块基于中心注视眼kappa角计算模块获得的a眼的kappa角计算得到b眼黄斑中心凹视线。
15.优选地，还包括判断模块，用于计算b眼单眼注视视标时b眼黄斑中心凹视线和b眼异常视线的夹角；当一段时间内，b眼黄斑中心凹视线和b眼异常视线的夹角为稳定的值时，则判断模块判断b眼为稳定型非中心注视。
16.优选地，还包括判断模块，用于计算b眼单眼注视视标时b眼黄斑中心凹视线和b眼异常视线的夹角；当一段时间内，b眼黄斑中心凹视线和b眼异常视线的夹角为不稳定的值时，则判断模块判断b眼为游走型非中心注视。
17.本发明的另一个技术方案是提供了一种视觉检测设备，设双眼中的一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，已知b眼为稳定型非中心注视，其特征在于，包括：
18.显示模块，用于显示仅b眼可以看见的内容，显示模块显示的内容另外一只眼睛不能看见；
19.图像拍摄与处理模块，包含至少一个摄像头，可连续拍摄包含b眼区域的图像；
20.眼动点计算模块，用于通过对b眼的单眼标定得到b眼的标定函数，并进一步根据b眼图像和b眼标定函数计算得到b眼眼动点坐标，其中，对b眼进行单眼标定时，眼动点计算模块控制显示模块显示仅b眼可以看见的标定视标；
21.非中心注视偏差角度计算模块：
22.b眼标定结束后，非中心注视偏差角度计算模块控制显示模块显示仅b眼可见的第一视标；受检者注视第一视标后，非中心注视偏差角度计算模块获得视线一，将b眼瞳孔中
心和第一视标的连线定义为视线一；
23.非中心注视偏差角度计算模块控制显示模块在第一视标周围1
°
半径至10
°
半径视角内可变化的位置显示第二视标；受检者在注视第一视标的同时，对是否能同时看清第二视标做出响应；在第二视标可被最清晰地看到时，非中心注视偏差角度计算模块获得视线二，将视线二定义为b眼瞳孔中心和此时第二视标显示位置的连线；
24.非中心注视偏差角度计算模块基于视线一和视线二计算得到非中心注视偏差角度，非中心注视偏差角度为视线一和视线二的夹角；同时，眼动点计算模块对受检者的b眼眼动点进行实时监控，如果b眼眼动点离开了第一视标所显示的位置，则实时移动第一视标的位置使其等于b眼眼动点的位置，并移动第二视标的显示位置，使第二视标和第一视标的相对位置保持不变；或者设置b眼眼动点离开第一视标位置期间的测试结果无效，重新进行测试。
25.本发明的另一个技术方案是提供了一种视觉检测设备，设双眼中的一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，已知b眼为稳定型非中心注视，其特征在于，包括：
26.显示模块，用于显示仅b眼可以看见的内容，显示模块显示的内容另外一只眼睛不能看见；
27.图像拍摄与处理模块，包含至少一个摄像头，可连续拍摄包含b眼区域的图像；
28.眼动点计算模块，用于通过对b眼的单眼标定得到b眼的标定函数，并进一步根据b眼图像和b眼标定函数计算得到b眼眼动点坐标，其中，对b眼进行单眼标定时，眼动点计算模块控制显示模块显示仅b眼可以看见的标定视标；
29.视觉诱发电位计算模块，在受检者头部佩戴视觉诱发电位装置，可记录受检者的视觉诱发电位；
30.非中心注视偏差角度计算模块：
31.标定结束后，非中心注视偏差角度计算模块控制显示模块显示仅b眼可见的视标，受检者注视视标后非中心注视偏差角度计算模块获得视线一，将视线一定义为b眼瞳孔中心和视标的连线为视线一；
32.非中心注视偏差角度计算模块控制显示模块在视标周围1
°
半径至10
°
半径视角内可变化的位置显示周期性的闪烁光点；视觉诱发电位计算模块记录视觉诱发电位，并和闪烁光点显示的位置进行对应；在视觉诱发电位幅度最大时记录此时的闪烁光点显示位置，非中心注视偏差角度计算模块利用记录的闪烁光点显示位置获得视线二，将视线二定义为b眼瞳孔中心和此时闪烁光点示位置的连线；
33.非中心注视偏差角度计算模块基于视线一和视线二计算得到非中心注视偏差角度，非中心注视偏差角度为视线一和视线二的夹角；同时，眼动点计算模块对被测试的b眼眼动点进行实时监控，如果b眼眼动点离开了视标的位置，则实时移动视标的位置使其等于b眼眼动点的位置，并移动闪烁光点的显示位置，使闪烁光点的显示位置和视标的相对位置保持不变；或者设置b眼眼动点离开视标位置期间的测试结果无效，重新进行测试。
34.本发明的另一个技术方案是提供了一种视觉训练设备，设双眼中的一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，已知b眼为稳定型非中心注视且非中心注视偏差角度已知，其特征在于，包括：
35.显示模块，用于显示仅b眼可以看见的内容，显示模块显示的内容另外一只眼睛不
能看见；
36.图像拍摄与处理模块，包含至少一个摄像头，可连续拍摄包含b眼区域的图像；
37.眼动点计算模块，用于通过对b眼的单眼标定得到b眼的标定函数，并进一步根据b眼图像和b眼标定函数计算得到b眼眼动点坐标，其中，对b眼进行单眼标定时，眼动点计算模块控制显示模块显示仅b眼可以看见的标定视标；
38.黄斑中心凹视线交点计算模块，将b眼异常视线定义为经过b眼瞳孔中心和b眼眼动点的直线；黄斑中心凹视线交点计算模块根据b眼异常视线和非中心注视偏差角度可计算得到b眼黄斑中心凹视线，进而计算得到b眼黄斑中心凹视线交点，b眼黄斑中心凹视线交点为b眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点；
39.训练模块：在视觉训练时，训练模块控制显示模块在利用黄斑中心凹视线交点计算模块得到的b眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，并在b眼眼动点的位置不显示图像或显示压抑的图像。
40.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，所述训练模块控制所述显示模块在b眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，当b眼黄斑中心凹视线交点移动时，图像显示的位置随之移动；在所述显示模块显示平面的其他位置不显示图像。
41.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，图像显示的范围不超过以b眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。
42.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，显示模块在b眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，在b眼黄斑中心凹视线交点较远的区域显示压抑的图像，图像显示的位置不随b眼黄斑中心凹视线交点的移动而移动。
43.优选地，所述训练模块中，所述训练模块控制显示模块显示图像时，显示清晰图像的范围不超过以b眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。
44.本发明的另一个技术方案是提供了一种视觉训练设备，设双眼中的一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，已知b眼为稳定型非中心注视且非中心注视偏差角度已知，其特征在于，包括：
45.显示模块，用于显示仅b眼可以看见的内容，显示模块显示的内容另外一只眼睛不能看见；
46.图像拍摄与处理模块，包含至少一个摄像头，可连续拍摄包含b眼区域的图像；
47.眼动点计算模块，用于通过对b眼的单眼标定得到b眼的标定函数，并进一步根据b眼图像和b眼标定函数计算得到b眼眼动点坐标，其中，对b眼进行单眼标定时，眼动点计算模块控制显示模块显示仅b眼可以看见的标定视标；
48.黄斑中心凹视线交点计算模块，将b眼异常视线定义为经过b眼瞳孔中心和b眼眼动点的直线；黄斑中心凹视线交点计算模块根据b眼异常视线和非中心注视偏差角度可计算得到b眼黄斑中心凹视线，进而计算得到b眼黄斑中心凹视线交点，b眼黄斑中心凹视线交点为b眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点；
49.训练模块，在视觉训练时，训练模块控制显示模块首先在b眼异常视线和显示平面的交点显示图像p1，在b眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点显示图像p2；在保持b眼眼动点位置不变的条件下，训练模块逐渐提高对图像p1压抑程度，进行视觉训练。
50.优选地，所述训练模块中，图像p1和图像p2显示的范围不超过半径≤2
°
视角的圆形
范围。
51.本发明的另一个技术方案是提供了一种视觉训练设备，双眼中的一只眼为中心注视眼，称之为a眼，已知a眼的kappa角，另外一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，其特征在于，包括：
52.显示模块，显示的内容仅b眼可以看见，另外一只眼睛不能看见；
53.图像拍摄与处理模块，包含至少2个近红外摄像机和至少2个近红外光源，可连续拍摄b眼的图像；并包含图像处理功能，可对拍摄到的所在区域的图像进行图像处理计算，得到b眼瞳孔中心三维坐标、b眼各个角膜反光点中心三维坐标，图像拍摄与处理模块和显示模块的相对位置已知；
54.黄斑中心凹视线交点计算模块，通过对b眼瞳孔中心三维坐标、b眼各个角膜反光点中心三维坐标进行计算得到b眼的瞳孔中线以及b眼的黄斑中心凹视线，并进一步计算得到b眼黄斑中心凹视线交点，b眼黄斑中心凹视线交点为b眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点；
55.黄斑中心凹视线交点计算模块采用以下方式获得b眼的黄斑中心凹视线：
56.根据左眼和右眼生理对称的原理，b眼的黄斑中心凹视线与b眼瞳孔中线的夹角和a眼的kappa角大小相等，夹角方向以人的正中矢状面镜像对称，由此黄斑中心凹视线交点计算模块基于a眼的kappa角和b眼瞳孔中线计算得到b眼的黄斑中心凹视线；
57.训练模块，在视觉训练时，在b眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，在其他区域不显示图像或显示压抑的图像。
58.优选地，在b眼黄斑中心凹视线交点显示图像，当b眼黄斑中心凹视线交点移动时，图像显示的位置随之移动；在显示平面的其他位置不显示图像。
59.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，图像显示的范围不超过以b眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。
60.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，显示模块在b眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，在b眼黄斑中心凹视线交点较远的区域显示压抑的图像，图像显示的位置不随b眼黄斑中心凹视线交点的移动而移动。
61.优选地，所述训练模块中，在显示模块上显示图像时，显示清晰图像的范围不超过以b眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。
62.本发明的另一个技术方案是提供了一种视觉训练设备，设双眼中的一只眼为中心注视眼，称之为a眼，另外一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，已知b眼为稳定型非中心注视且非中心注视偏差角度已知，其特征在于，包括：
63.显示模块，可显示仅左眼单眼可见的图像，可显示仅右眼单眼可见的图像；
64.图像拍摄与处理模块，包含至少一个摄像头，可连续拍摄包含a眼和b眼区域的图像；
65.眼动点计算模块，用于计算得到a眼眼动点坐标及b眼眼动点坐标，其中：
66.计算a眼眼动点坐标时，眼动点计算模块用于通过对a眼的单眼标定得到a眼的标定函数，并进一步根据a眼图像和a眼标定函数计算a眼眼动点坐标，a眼眼动点坐标为a眼的黄斑中心凹视线和显示平面的交点，其中，对a眼进行单眼标定时，眼动点计算模块控制显示模块显示仅a眼可以看见的标定视标；
67.计算b眼眼动点坐标时，眼动点计算模块用于通过对b眼的单眼标定得到b眼的标定函数，并进一步根据b眼图像和b眼标定函数计算得到b眼眼动点坐标，其中，对b眼进行单眼标定时，眼动点计算模块控制显示模块显示仅b眼可以看见的标定视标；
68.黄斑中心凹视线交点计算模块，将b眼异常视线定义为经过b眼瞳孔中心和b眼眼动点的直线；黄斑中心凹视线交点计算模块根据b眼异常视线和非中心注视偏差角度计算得到b眼黄斑中心凹视线，并进一步计算得到b眼黄斑中心凹视线交点，b眼黄斑中心凹视线交点为b眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点；
69.训练模块，在视觉训练时，训练模块控制显示模块先显示仅a眼可见的图像p
a
；训练者注视图像p
a
后，然后训练模块控制显示模块在b眼黄斑中心凹视线和显示模块的交点显示仅b眼可见的图像p
b
；然后训练模块控制显示模块保持图像p
a
和图像p
b
同时显示，进行视觉训练。
70.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，图像p
a
和图像p
b
是互补的图像，需同时看到才能组成完整的图像。
71.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，图像p
a
和图像p
b
是形状和大小相同的图像。
72.优选地，所述训练模块中，在视觉训练时，图像p
a
和图像p
b
是有双眼视差的立体图像。
73.优选地，所述训练模块中，图像p
a
和图像p
b
显示的范围不超过半径≤2
°
视角的圆形范围。
74.优选地，当b眼黄斑中心凹视线交点改变时，图像p
b
的位置随之移动，始终位于b眼黄斑中心凹视线交点的位置。
75.本发明的另一个技术方案是提供了一种视觉训练设备，双眼中的一只眼为中心注视眼，称之为a眼，已知a眼的kappa角，另外一只眼为非中心注视眼，称之为b眼，其特征在于，包括：
76.图像拍摄与处理模块，包含至少2个近红外摄像机和至少2个近红外光源，图像拍摄与处理模块可连续拍摄b眼的图像；图像拍摄与处理模块还包含图像处理功能，图像拍摄与处理模块通过图像处理功能对拍摄到的所在区域的图像进行图像处理计算，得到b眼瞳孔中心三维坐标、b眼各个角膜反光点中心三维坐标；
77.黄斑中心凹视线计算模块，通过对b眼瞳孔中心三维坐标、b眼各个角膜反光点中心三维坐标进行计算得到b眼的瞳孔中线以及b眼的黄斑中心凹视线；
78.黄斑中心凹视线计算模块采用以下方式获得b眼的黄斑中心凹视线：
79.根据左眼和右眼生理对称的原理，b眼的黄斑中心凹视线与b眼瞳孔中线的夹角和a眼的kappa角大小相等，夹角方向以人的正中矢状面镜像对称，由此黄斑中心凹视线计算模块基于a眼的kappa角和b眼瞳孔中线计算得到b眼的黄斑中心凹视线；
80.液晶遮挡模块，为位于b眼视野范围的液晶镜片，控制液晶镜片在b眼黄斑中心凹视线和液晶镜片的交点处及附近一定范围内透明，其他区域不透明，进行视觉训练，且透明区域的位置可以随黄斑中心凹视线的变化而实时变化，始终位于b眼黄斑中心凹视线和液晶镜片的交点处；液晶遮挡模块和图像拍摄与处理模块的相对位置固定且已知。
81.优选地，所述液晶遮挡模块中，液晶遮挡模块透明的范围不超过以b眼黄斑中心凹
视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。
82.优选地，所述视觉训练设备可集成于头戴式装置，头戴式装置为头戴式眼镜、vr设备、或ar设备。
83.本发明具有的有益效果是：本发明提供的视觉检测与视觉训练设备使非中心注视的检测结果客观准确，视觉训练内容丰富，训练的状态和效果可实时监控。
附图说明
84.图1(a)是实施例一中右眼黄斑中心凹视线的示意图；图1(b)是右眼kappa角的示意图；图1(c)是左眼异常视线的示意图；图1(d)是根据左眼瞳孔中线计算左眼黄斑中心凹视线的示意图；
85.图2是实施例一中设备各部件的位置示意图；
86.图3是实施例一中显示器、2个摄像机、2个光源、左右眼的相对位置关系示意图；
87.图4是实施例一中双摄像机系统对瞳孔中心的三维空间定位原理示意图；
88.图5是实施例一中瞳孔中线计算原理示意图；
89.图6是实施例二中视标显示位置的示意图；
90.图7是实施例四中黄斑中心凹视线交点计算方式的示意图。
具体实施方式
91.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
92.实施例一
93.对于正常的中心注视眼，当注视外物时，外物发出的光线经过瞳孔中心，成像在黄斑中心凹。本发明中，定义中心注视眼“黄斑中心凹视线”为经过中心注视眼黄斑中心凹和瞳孔中心的直线，中心注视眼“黄斑中心凹视线”向眼球外部延伸，和中心注视眼注视外物时所注视的位置相交。对于正常的中心注视眼，“黄斑中心凹视线”即视轴。
94.对于非中心注视眼，当注视外物时，外物不能成像于黄斑中心凹。定义非中心注视眼“黄斑中心凹视线”为经过非中心注视眼黄斑中心凹和瞳孔中心的直线，非中心注视眼“黄斑中心凹视线”向眼球外部延伸不能和注视外物时所注视的位置相交。
95.例如：一名受检者，右眼为中心注视，左眼为非中心注视。
96.如图1(a)所示，因为其右眼为中心注视，当用右眼单眼注视显示模块上的视标t
a
时，经过右眼注视点(视标t
a
的位置)与右眼瞳孔中心p
r
的直线和右眼视网膜相交于黄斑中心凹(m
r
的位置)。
97.如图1(b)所示，虚线是此受检者右眼瞳孔中线。瞳孔中线是人眼的对称轴，大多数人的黄斑中心凹视线和瞳孔中线不完全重合，有一个夹角，黄斑中心凹视线和瞳孔中线的夹角称之为kappa角。此受检者右眼的kappa角α为右眼黄斑中心凹视线和右眼瞳孔中线的夹角。
98.如图1(c)所示，受检者左眼为非中心注视，当用左眼单眼注视显示模块上的视标
t
b
时，经过左眼注视点(视标t
b
的位置)与左眼曈孔中心p
l
的直线和左眼视网膜的交点为y
l
，不在左眼黄斑中心凹m
l
的位置上。在本发明中，我们定义非中心注视眼“异常视线”为经过非中心注视眼曈孔中心和此眼注视外物时所注视位置的直线。非中心注视眼“异常视线”在视网膜上的成像点为“异常视网膜成像点”。图1(c)中，t
b
、p
l
、y
l
这三个点的连线为左眼的异常视线。同时左眼黄斑中心凹视线，即经过左眼黄斑中心凹和左眼瞳孔中心的直线，和显示模块相交于c
l
点。
99.根据左眼和右眼生理对称的原理，左眼的黄斑中心凹视线与左眼瞳孔中线的夹角β和右眼的kappa角α大小相等，夹角方向以人的正中矢状面镜像对称(人体以正中矢状面左右对称)。因此，如图1(d)所示，设受检者左眼的瞳孔中线已知(图中虚线)，并且已知受检者右眼的kappa角大小和方向，也已知其头部的正中矢状面，则左眼的黄斑中心凹视线与左眼瞳孔中线的夹角β可知，可以得到左眼的黄斑中心凹视线。如果已知左眼和显示模块的相对位置，则左眼黄斑中心凹视线和显示模块的交点c
l
点的位置也可知。
100.如图2所示，本实施例提供的一种视觉检测设备，包括显示模块、图像拍摄与处理模块、中心注视眼kappa角计算模块、非中心注视偏差角度计算模块。其中，显示模块为一个显示器1。还包括一台电子计算机2，图像拍摄与处理模块的图像处理算法、中心注视眼kappa角计算模块、非中心注视偏差角度计算模块都是运行在该电子计算机2上的程序。另外，本实施例还包括判断模块，可以判断非中心注视的类型，判断模块也是运行在电子计算机2上的程序。本实施例还包括一个头部固定支架3。
101.本实施例中，图像拍摄与处理模块包含2个近红外摄像机，分别为左摄像机和右摄像机，还包含2个发光波长为850nm的近红外led点光源，分别为左光源和右光源，位于近红外摄像机外侧。图像拍摄与处理模块位于显示器1下方，摄像机和光源等装在机壳内。每只眼睛能被图像拍摄与处理模块中的2个近红外摄像机所拍摄。2个近红外摄像机、2个近红外光源与显示器1之间的相对位置是固定的且相对位置已知。显示器1、图像拍摄与处理模块中的左摄像机4
‑
1、右摄像机4
‑
2、左光源7
‑
1、右光源7
‑
2、左眼5、右眼6的相对位置关系如图3所示。
102.上述设备运行的具体步骤为：
103.(一)受检者坐在本设备前，眼睛朝向显示器1方向，让受检者的下巴放在头部固定支架3上，使左右眼的高度相同，且左右眼和显示器1的距离相同。图像拍摄与处理模块中的两个近红外摄像机4
‑
1、4
‑
2可以拍摄包含眼睛区域的图像。
104.(二)计算中心注视眼黄斑中心凹视线
105.如图4所示，在显示器1上显示视标t
a
，视标t
a
为一个小圆点，位于显示器1中央。
106.本步骤中，仅中心注视眼右眼可以看见视标t
a
。使视标仅单眼可见的方式可以是以下方式中的一种：(1)用眼罩遮挡另外一只眼；(2)使用偏振显示器，同时受检者佩戴偏振眼镜；(3)使用裸眼3d显示器，显示仅单眼可见的图像；(4)使用立体快门显示器，同时受检者佩戴快门眼镜；(5)受检者佩戴红绿眼镜等双眼不同颜色镜片的眼镜，且显示器1相应显示仅单眼可见的颜色所构成的图像。
107.本实施例使用眼罩遮挡左眼，使仅右眼可见视标t
a
，让受检者注视视标t
a
。左摄像机4
‑
1和右摄像机构4
‑
2成的双目摄像机系统可以基于同一物体的视差信息，进行三维空间坐标的计算。右眼瞳孔中心p
r
的三维空间坐标p
r
(x，y，z)计算方法为：
108.如图4所示，三维空间坐标以左摄像机4
‑
1的光心e为原点，左摄像机4
‑
1光心到右摄像机4
‑
2光心的连线ei所在的直线为x轴，左摄像机4
‑
1的光轴eh所在的直线为z轴，y轴垂直于xz平面(本图未画出)。
109.左摄像机4
‑
1和右摄像机4
‑
2之间的距离为t，f为左摄像机4
‑
1的成像面的中心，j为右摄像机4
‑
2的成像面的中心。瞳孔中心p
r
在左摄像机4
‑
1上的成像点是g，在右摄像机4
‑
2上的成像点是k。因为摄像机的成像面尺寸是已知的，其某个成像点与成像面中心的x轴距离是容易计算得到的。可计算得到g点和f点在x轴方向投影上的距离是gf，k点和j点在x轴方向投影上的距离是jk。
110.设ef＝ij＝f。
111.根据相似三角形原理得到方程
①
和方程
②
如下：
[0112][0113][0114]
因为方程
①
和方程
②
只有两个未知量x和z，其他的值gf、jk、f、t都是已知的，所以可以求解得到：
[0115][0116][0117]
同理，根据瞳孔中心p
r
成像点与成像面中心的y轴方向的距离(设此距离为δy)，可求得瞳孔中心p
r
的y坐标：
[0118][0119]
这样瞳孔中心p
r
的三维空间坐标就都已计算出结果。
[0120]
又因为左摄像机和右摄像机与显示器的相对位置固定，即视标t
a
的三维空间坐标是已知的，因此t
a
和右眼瞳孔中心p
r
的三维空间连线可以确定，为右眼黄斑中心凹视线所在直线。
[0121]
(三)中心注视眼kappa角计算模块计算右眼的瞳孔中线
[0122]
瞳孔外侧有球面状的角膜表面。将人眼的角膜外表面视为一个凸面镜，点光源经凸面镜反射会在凸面镜的另一侧形成一个虚像。基于光学成像原理可以知道虚像的位置是由光源与凸面镜所处的位置确定的，和观察者所处的位置无关(即和摄像机所处的位置无关)。另外点光源与虚像所连接而成的空间直线经过凸面镜所在球面的球心。
[0123]
如图5所示，让受检者右眼注视视标t
a
，基于上述点光源凸面镜反射成像的光学原理和双目视觉原理，设两个近红外点光源的三维空间位置为r1和r2，可计算得到角膜外表面两个近红外反光点虚像的三维空间位置为r1′
和r2′
。r1‑
r1′
的连线和r2‑
r2′
的连线相交于角膜外表面所在球面的球心o
c
。另外在上个步骤已测得瞳孔中心p
r
的三维坐标。p
r
和o
c
的连线是右眼瞳孔中线。
[0124]
(四)中心注视眼kappa角计算模块计算右眼的kappa角
[0125]
计算右眼黄斑中心凹视线和右眼瞳孔中线的夹角，得到右眼kappa角的角度。在本实施例中，右眼黄斑中心凹视线在右眼瞳孔中线鼻侧(眼球外部的相对位置)，夹角为2
°
，即右眼kappa角为2
°
。
[0126]
(五)非中心注视偏差角度计算模块计算左眼的非中心注视偏差角度
[0127]
遮挡右眼，露出左眼，左眼为非中心注视眼。显示器1显示视标t
b
，此时仅左眼可以看见视标t
b
，本实施例中视标t
b
为位于显示器1中央的一个小圆点。让受检者左眼注视视标t
b
，通过双目摄像机可以测得左眼瞳孔中心的三维空间坐标，通过计算视标t
b
和左眼瞳孔中心的连线得到左眼的异常视线。
[0128]
通过和计算右眼瞳孔中线相似的方法可以计算得到左眼的瞳孔中线。
[0129]
根据左眼和右眼生理对称的原理，左眼的黄斑中心凹视线与左眼瞳孔中线的夹角和右眼的kappa角大小相等，夹角方向以人的正中矢状面镜像对称。在本实施例中，因为受检者的左右眼的高度相同，且左右眼和显示器的距离相同，因此正中矢状面垂直于地面且垂直于两眼连线，可知左眼黄斑中心凹视线在左眼瞳孔中线的鼻侧(眼球外部的相对位置)，夹角为2
°
。
[0130]
然后计算左眼的异常视线和左眼黄斑中心凹视线的夹角，可以得到左眼的非中心注视偏差角度。例如，在本实施例中，测得左眼异常视线在左眼瞳孔中线的颞侧(眼球外部的相对位置)，且夹角为3
°
，因此在本实施例中，受检者左眼的非中心注视偏差角度为2
°
+3
°
＝5
°
，方向为左眼异常视线在左眼黄斑中心凹视线的颞侧(眼球外部的相对位置)。在眼球内部，左眼异常视网膜成像点在左眼黄斑中心凹鼻侧5
°
的位置。
[0131]
(六)非中心注视类型的判断
[0132]
让受检者左眼单眼持续注视视标t
b
一段时间，本实施例为10秒。在这段时间内，持续记录左眼的非中心注视偏差角度。
[0133]
如果非中心注视偏差角度为稳定的值，则判断左眼非中心注视类型为稳定型非中心注视。稳定型非中心注视表示此眼注视一个固定位置的视标时，视标在视网膜上的成像点是一个固定的点，但因为此点不在黄斑中心凹上，称之为异常视网膜成像点。
[0134]
如果非中心注视偏差角度为不稳定的值，则判断左眼非中心注视类型为游走型非中心注视。游走型非中心注视表示此眼注视一个固定位置的视标时，视标在视网膜上的成像点不能稳定在一个固定的点。
[0135]
实施例二
[0136]
一名受检者，已知其左眼为非中心注视，且已经通过传统的方式(如检影镜等)定性检测到左眼的异常视网膜成像点和黄斑中心凹的相对位置固定，即实施例一中提到的“稳定型非中心注视”。但通过检影镜等传统方式不易准确定量判断非中心注视偏差角度。本实施例所发明的视觉检测设备可以准确定量地检测非中心注视偏差角度。
[0137]
一种视觉检测设备，包括显示模块、图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块、非中心注视偏差角度计算模块。还包括一台电子计算机，图像拍摄与处理模块的图像处理算法、眼动点计算模块、非中心注视偏差角度计算模块都是运行在该电子计算机上的程序。另外，本设备还包含一个头部固定装置，受检者的下巴放在头部固定装置上，头部固定装置和显示模块的距离是固定且已知的，因此受检者眼睛离显示器的距离也是固定且已知的。
[0138]
显示模块，为一个显示器，显示的内容仅左眼可以看见，右眼不能看见。可以用眼
罩遮挡右眼，或通过实施例一中提到的偏振显示器、裸眼3d显示器等方式实现。
[0139]
图像拍摄与处理模块，包含至少一个摄像头，可连续拍摄包含左眼区域的图像。本实施例中图像拍摄与处理模块包含1台近红外摄像机，及2个发光波长为850nm的led近红外点光源，2个近红外光源位于近红外摄像机的两侧，近红外摄像机和近红外光源放置于图像拍摄与处理模块的机壳内。图像拍摄与处理模块和显示器的相对位置是固定且已知的。
[0140]
本设备运行的具体步骤为：
[0141]
(一)受检者坐在本设备前，将下巴放在头部固定支架上，眼睛朝向显示器方向，眼睛距离显示器六十厘米。图像拍摄与处理模块中的近红外摄像机连续拍摄包含左眼区域的图像，并实时计算左眼的瞳孔中心和角膜反光点中心(取两个角膜反光点的平均坐标为角膜反光点中心)，得到左眼瞳孔角膜向量。
[0142]
(二)眼动点计算模块计算眼动点
[0143]
本实施例使用单摄像机系统，通过多点标定得到所拍摄图像中瞳孔角膜向量(二维)和显示平面眼动点坐标(二维)的映射关系，即标定函数。
[0144]
在显示器上n个不同位置依次显示标定视标，其中2≤n≤9；将左眼看标定视标时的瞳孔角膜向量和标定视标坐标代入标定映射函数方程组，解出左眼标定映射函数系数后，得到左眼标定函数。本实施例中，以9点标定为例，标定视标是在显示器中央、左、右、上、下、左上、右上、左下、右下的9个位置的点，这9个点的位置是已知且确定的。左眼的9点标定过程如下：
[0145]
设x
s
为眼动点在显示平面上的横坐标，y
s
为眼动点在显示平面上的纵坐标；x
e
为瞳孔角膜向量的水平方向的值，y
e
为瞳孔角膜向量的竖直方向的值，瞳孔角膜向量是从摄像机图像上获取的，其单位为像素。
[0146]
使用如下映射函数
①
：
[0147][0148]
a0、a1、a2、a3、a4、a5、b0、b1、b2、b3、b4、b5这12个值在标定前是未知的。第一阶段的标定就是求解这12个未知数的过程。
[0149]
因为9个标定视标的在显示平面上的坐标(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)、(x
s3
,y
s3
)、(x
s4
,y
s4
)、(x
s5
,y
s5
)、(x
s6
,y
s6
)、(x
s7
,y
s7
)、(x
s8
,y
s8
)、(x
s9
,y
s9
)是已知的；通过图像拍摄与处理模块可计算出，看这9个标定视标时瞳孔角膜向量分别为(x
e1
,y
e1
)、(x
e2
,y
e2
)、(x
e3
,y
e3
)、(x
e4
,y
e4
)、(x
e5
,y
e5
)、(x
e6
,y
e6
)、(x
e7
,y
e7
)、(x
e8
,y
e8
)、(x
e9
,y
e9
)。代入映射函数
①
，可得到以下18个方程组成的方程组
②
：
[0150]
[0151][0152]
因为此时方程数大于未知变量的个数，需按最小二乘法解超定方程组，求得最小二乘解a0、a1、a2、a3、a4、a5、b0、b1、b2、b3、b4、b5。
[0153]
因为a0、a1、a2、a3、a4、a5、b0、b1、b2、b3、b4、b5都已求解为已知的值，将图像拍摄与处理模块得到的瞳孔角膜向量的水平方向值x
e
和瞳孔角膜向量的竖直方向的值y
e
代入映射函数
①
，即可求出眼动点在显示器平面上的横坐标x
s
和眼动点在显示平面上的纵坐标y
s
。
[0154]
使用上述步骤，进行标定后，就求出了左眼的标定函数。眼动点计算模块根据图像拍摄与处理模块得到的左眼瞳孔角膜向量，代入左眼标定映射函数，即可计算左眼的眼动点坐标。
[0155]
(三)非中心注视偏差角度计算模块计算左眼的非中心注视偏差角度
[0156]
左眼单眼标定结束后，显示器在显示器中央位置显示第一视标，在第一视标周围1
°
半径至10
°
半径视角内可变化的位置显示第二视标，第二视标的内容、大小、分辨率是可设置的。在本实施例中，第一视标是一个“+”字标，第二视标是一个开口方向随机的1
°
视角的“e”字标。本实施例中，第二视标出现在第一视标周围1
°
半径至10
°
半径视角内可变化的位置，在纵向和横向每间隔1
°
的网格点上，第二视标可以按照顺序位置或随机位置依次显示，第二视标可以显示的所有位置点如图6所示(圆圈中间的“+”字是第一视标所显示的位置)。本实施例为从左到右从上到下的顺序方式依次显示，每两次的位置不重复。受检者需用左眼注视第一视标，左眼瞳孔中心和第一视标的连线为视线一；受检者在注视第一视标的同时，对是否能同时看清第二视标做出响应，响应的方式是口头报告、动作示意、按键、操作鼠标等方式中的任意一种。本实施例中是让受检者口头报告“e”字标的开口方向，如果看不清就告诉医生看不清，医生将结果实时通过键盘输入计算机中进行存储，且所存储的结果和“e”字标出现的位置相对应。
[0157]
这样，第二视标的开口方向随机的“e”字标在网格点所有位置都出现过一次后，因视网膜黄斑中心凹区域是视力最敏感的区域，虽然受检者因为斜视等原因黄斑中心凹视力可能受到了一定的抑制，但黄斑中心凹区域仍然很有可能是异常视线所对应的异常视网膜成像点周围视力较好的区域。通过对第一视标周围1
°
半径至10
°
半径视角范围内显示第二视标，如果存在视力相对其他区域明显最好的区域，则可以判断此时第二视标显示的位置和瞳孔中心的连线为黄斑中心凹视线，第二视标成像于黄斑中心凹位置，左眼瞳孔中心和此时第二视标显示位置的连线为视线二，非中心注视偏差角度为视线一和视线二的夹角。例如，在本实施例中，在所有网格点显示结束后，第一视标正右侧5
°
视角的位置显示的第二视标“e”字标受检者看得最清晰，能看清“e”字的开口方向，其他位置都不能看清“e”字的开口方向，则判断左眼的非中心注视偏差角度为5
°
，方向为异常视线在黄斑中心凹视线的颞侧(眼球外部的相对位置)，在视网膜上异常视网膜成像点在黄斑中心凹的鼻侧5
°
视角的位置。
[0158]
同时，眼动点计算模块对被测者的左眼眼动点进行实时监控，如果左眼眼动点离
开了第一视标所显示的位置，则实时移动第一视标的位置使其等于左眼眼动点的位置，并移动第二视标的显示位置，使第二视标和第一视标的相对位置(相对视角的差值)保持不变；或者设置左眼眼动点离开第一视标位置期间的测试结果无效，重新进行测试。
[0159]
实施例三
[0160]
有些受检者，如年幼的儿童，不能准确地主观表达能否清晰地看到视标。因此，可以使用视觉诱发电位客观记录受检者视网膜不同位置的视力敏感程度。
[0161]
例如，一名受检者，已知其左眼为非中心注视，且类型为“稳定型非中心注视”。
[0162]
一种视觉检测设备，包括显示模块、图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块、视觉诱发电位计算模块、非中心注视偏差角度计算模块。还包括一台电子计算机，图像拍摄与处理模块的图像处理算法、眼动点计算模块、非中心注视偏差角度计算模块都是运行在该电子计算机上的程序。另外，本设备还包含一个头部固定装置，受检者的下巴放在头部固定装置上，头部固定装置和显示模块的距离是固定且已知的。
[0163]
显示模块，为一个显示器，显示的内容仅左眼可以看见，右眼不能看见。可以用眼罩遮挡右眼，或通过实施例一中提到的偏振显示器、裸眼3d显示器等方式实现。
[0164]
图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块的设备组成和工作原理和实施例二相同。
[0165]
视觉诱发电位计算模块的作用是给眼以闪光或模式图形刺激，通过放在头皮相应位置的皮肤电极，在枕叶视皮层区记录视觉诱发电位(visual evoked potential，vep)。
[0166]
非中心注视偏差角度检测模块的具体工作方式为：
[0167]
首先图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块对左眼进行单眼标定，并根据所拍摄的图像实时计算左眼的眼动点。然后显示模块显示视标，受检者需注视视标，在本实施例中，视标是一个“+”字标，b眼瞳孔中心和视标的连线为视线一。在视标周围1
°
半径至10
°
半径视角内可变化的位置显示周期性的闪烁光点。闪烁光点出现的位置在视标周围1
°
半径至10
°
半径视角内，在纵向和横向每间隔1
°
的网格点上，从左到右从上到下的每个位置依次显示，且每个位置都会重复闪烁多次，进行vep波形的叠加以提高信噪比。视觉诱发电位计算模块记录视觉诱发电位，并和闪烁光点显示的位置进行对应。
[0168]
这样，闪烁光点在所有位置都出现过后，因视网膜黄斑中心凹区域是视力最敏感的区域，虽然受检者因为斜视等原因黄斑中心凹视力可能受到了一定的抑制，但黄斑中心凹区域仍然很有可能是异常视线所对应的异常视网膜成像点周围对闪烁光点所诱发的视觉诱发电位最敏感的区域。通过对视标周围1
°
半径至10
°
半径视角范围内显示闪烁光点，如果存在视觉诱发电位幅度相对明显最高的区域，则可以判断此时闪烁光点的位置和瞳孔中心的连线为黄斑中心凹视线，此时闪烁光点成像于黄斑中心凹位置，左眼瞳孔中心和此时闪烁光点显示位置的连线为视线二，非中心注视偏差角度为视线一和视线二的夹角。
[0169]
同时，眼动点计算模块对被测者的左眼眼动点进行实时监控，如果左眼眼动点离开了视标所显示的位置，则实时移动视标的位置使其等于左眼眼动点的位置，并移动闪烁光点的显示位置，使闪烁光点的显示位置和视标的相对位置(相对视角的差值)保持不变；或者设置左眼眼动点离开视标位置期间的测试结果无效，重新进行测试。
[0170]
实施例四
[0171]
本实施例公开的一种视觉训练设备，可以对稳定型非中心注视进行视觉训练。
[0172]
例如，一名非中心注视患者，已知其左眼为非中心注视，为稳定型非中心注视且非
中心注视偏差角度已知，左眼的异常视网膜成像点和黄斑中心凹的相对位置固定。
[0173]
一种视觉训练设备，包括显示模块、图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块、黄斑中心凹视线交点计算模块、训练模块。
[0174]
在本实施例中，显示模块为一个显示器，显示的内容仅左眼可以看见，右眼不能看见。可以用眼罩遮挡右眼，或通过实施例一中提到的偏振显示器、裸眼3d显示器等方式实现。
[0175]
图像拍摄与处理模块的设备组成和工作原理和实施例二相同。
[0176]
眼动点计算模块的设备组成和工作原理和实施例二相同。左眼眼动点坐标为左眼异常视线和显示平面的交点。
[0177]
本设备还包含一台电子计算机，图像拍摄与处理模块的图像处理算法、眼动点计算模块、黄斑中心凹视线交点计算模块、训练模块都是运行在计算机上的程序。患者眼睛离显示器的相对位置和距离也是已知的。根据左眼和显示器的相对位置和距离，及左眼眼动点坐标，可以得到左眼异常视线；根据左眼异常视线及左眼非中心注视偏差角度，可以计算得到左眼黄斑中心凹视线，并计算得到左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点，简称左眼黄斑中心凹视线交点。
[0178]
在本实施例中，如图7所示，已知左眼非中心注视偏差角度为3
°
，左眼异常视线在黄斑中心凹视线的颞侧(眼球外部的相对位置)。已知左眼瞳孔中心和显示器显示平面的距离为60cm。当左眼正视前方时，左眼异常视线和显示平面相交的位置为w，将左眼异常视线顺时针旋转3
°
(从上向下看的顺时针方向)，则为左眼黄斑中心凹视线。从图7中可以看出，左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点c在w的正右方，通过计算可以得到，60cm
×
tan3
°
≈3.1cm，因此左眼黄斑中心凹视线交点c在左眼异常视线和显示平面的交点w的正右方3.1cm处。
[0179]
训练模块是运行在计算机上的程序。在视觉训练时，在黄斑中心凹视线交点显示清晰的图像，在左眼眼动点(左眼异常视线和显示平面的交点)的位置不显示图像或显示压抑的图像。对图像压抑的方式可以是模糊化、降低显示分辨率、亮度变暗、降低对比度中的一种或几种，压抑后得到的图像为压抑图像。
[0180]
训练模块可以使用的一种训练方式为，在视觉训练时，在左眼黄斑中心凹视线交点显示清晰的图像，当左眼黄斑中心凹视线交点移动时，图像显示的位置随之移动；在显示平面的其他位置不显示图像。在视觉训练时，图像显示的范围不超过以左眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。例如，图像可以是数字、汉字、字母、小视标、小动画、闪烁的光点等。在本实施例中，图像为一个在显示平面上每2秒变化一次的阿拉伯数字，视角为1
°
，显示的位置为左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点，要求患者左眼单眼观看阿拉伯数字并向医生口头报告所看到的是什么数字。在显示平面的其他位置不显示图像。通过视觉训练，因为患者的左眼黄斑中心凹位置始终可以受到图像的刺激，且左眼异常视网膜成像点位置得不到图像的刺激，有助于患者逐渐恢复正常的黄斑中心凹注视。
[0181]
训练模块还可以使用的一种训练方式为，在视觉训练时，显示模块在左眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，在左眼黄斑中心凹视线交点较远的区域显示压抑的图像，图像显示的位置不随左眼黄斑中心凹视线交点的移动而移动。在显示模块上显示图像时，显示清晰图像的范围不超过以左眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形
范围。例如，在本实施例中，在显示器上显示一张图像，图像是一篇完整的语文课文，图像显示的位置不随左眼黄斑中心凹视线的移动而移动，但图像清晰显示的范围为左眼黄斑中心凹视线交点c点为圆心，半径1
°
视角的区域，其他区域是模糊化的图像。这样，患者在用左眼单眼阅读此课文时，只能看清左眼黄斑中心凹视线交点位置附近的文字图像，左眼异常视网膜成像点位置对应的是模糊的文字图像。通过视觉训练，有助于患者增强黄斑中心凹注视的能力，逐渐恢复正常的黄斑中心凹注视。
[0182]
实施例五
[0183]
本实施例公开的一种视觉训练设备，可以对稳定型非中心注视进行视觉训练。
[0184]
例如，一名非中心注视患者，已知其左眼为非中心注视，为稳定型非中心注视且非中心注视偏差角度已知，左眼的异常视网膜成像点和黄斑中心凹的相对位置固定。
[0185]
一种视觉训练设备，包括显示模块、图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块、黄斑中心凹视线交点计算模块、训练模块。
[0186]
其中，显示模块、图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块、黄斑中心凹视线交点计算模块的设备组成和工作原理与实施例四相同。其中显示模块显示的内容仅左眼可以看见，右眼不能看见。另外，本设备还包含一个头部固定装置，受检者的下巴放在头部固定装置上，头部固定装置和显示模块的距离是固定且已知的。本实施例中的训练模块是运行在计算机上的程序。在视觉训练时，首先在左眼异常视线和显示平面的交点w显示图像p1，在左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点c显示图像p2，图像p1和图像p2显示的范围不超过半径≤2
°
视角的圆形范围。在保持左眼眼动点位置不变的条件下(即眼睛不动，w和c的位置都不变)，逐渐提高对图像p1压抑程度，进行视觉训练。对图像压抑的方式可以是模糊化、降低显示分辨率、亮度变暗、降低对比度等方式中的一种或几种。
[0187]
例如，在患者左眼正前方，左眼异常视线和显示平面的交点w的位置显示一个闪烁的蓝色光点，在左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点c的位置显示一个闪烁的红色光点，红色光点和蓝色光点的大小相同，闪烁的频率相同。让患者注视蓝色光点。
[0188]
首先，蓝色光点的亮度和红色光点的亮度相同，都为l0。当患者用左眼异常视线注视蓝色光点时，蓝色光点成像于异常视网膜成像点上，同时红色光点成像于黄斑中心凹的位置。因为患者左眼为非中心注视，黄斑中心凹的视力受到了抑制，此时黄斑中心凹的视力敏感度可能低于异常视网膜成像点的视力敏感度，因此患者会主观感觉红色光点的亮度弱于蓝色光点。
[0189]
然后，逐渐降低蓝色光点的亮度，红色光点的亮度保持不变。当蓝色光点的亮度降低到一定程度时，患者会主观感觉红色光点的亮度和蓝色光点的亮度相同，记录此时蓝色光点的亮度为l1。
[0190]
接下来，进一步逐渐降低蓝色光点的亮度，红色光点的亮度保持不变。使患者感觉蓝色光点的亮度明显弱于红色光点，且如果进一步降低蓝色光点亮度低于阈值l2时，患者会因为看不清蓝色光点，不自觉地用异常视线去注视红色光点。保持蓝色光点的亮度等于l2或略大于l2，且小于l1，使患者的黄斑中心凹位置始终能受到较强的刺激，同时异常视线对应的异常视网膜成像点位置受到尽量弱的刺激。通过这样的视觉训练，有助于患者增强黄斑中心凹注视的能力，逐渐恢复正常的黄斑中心凹注视。
[0191]
随着视觉训练持续一段时间后，随着黄斑中心凹注视能力的逐渐增强，l2/l0的比
值也会逐渐减小，甚至当黄斑中心凹注视能力恢复到接近正常视力水平时，蓝色光点的亮度即使降为0，患者的左眼仍然可以保持用黄斑中心凹视线注视红点。
[0192]
实施例六
[0193]
本实施例公开的一种视觉训练设备，可以对非中心注视进行视觉训练，不仅适用于稳定型非中心注视，还适用于游走型非中心注视。
[0194]
例如，一名非中心注视患者，已知其左眼为游走型非中心注视，左眼的异常视网膜成像点和黄斑中心凹的相对位置不固定。右眼为中心注视眼，且右眼的kappa角是已知的。右眼kappa角的测量方式可以是实施例一中的测量方式，也可以是其他kappa角测量方式。
[0195]
一种视觉训练设备，包括显示模块、图像拍摄与处理模块、黄斑中心凹视线交点计算模块、训练模块。还包括一台电子计算机，图像拍摄与处理模块的算法、黄斑中心凹视线计算模块、训练模块都是运行在电子计算机上的程序。另外，本设备还包含一个头部固定装置，受检者的下巴放在头部固定装置上，左右眼的高度相同，且左右眼和显示器的距离相同，头部固定装置和显示模块的距离是固定且已知的。
[0196]
本实施例中，显示模块为一台显示器。
[0197]
图像拍摄与处理模块包含2个近红外摄像机和2个近红外光源，可连续拍摄左眼的图像；并包含图像处理功能，可对拍摄到的所在区域的图像进行图像处理计算，得到左眼瞳孔中心三维坐标、左眼各个角膜反光点中心三维坐标，图像拍摄与处理模块和显示模块的相对位置已知。
[0198]
黄斑中心凹视线交点计算模块可以实时计算左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点。其原理是，使用实施例一中的测量方式，可以实时计算得到左眼瞳孔中线。根据左眼和右眼生理对称的原理，左眼黄斑中心凹视线与左眼瞳孔中线的夹角β和右眼的kappa角α大小相等，夹角方向以人的正中矢状面镜像对称。因此，根据左眼的瞳孔中线和夹角β，可以实时计算左眼黄斑中心凹视线。又因为图像拍摄与处理模块和显示模块的相对位置已知，所以本设备可以实时计算得到左眼黄斑中心凹视线和显示模块的显示平面的交点，设该点的位置为c。
[0199]
训练模块在视觉训练时，在左眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，在其他区域不显示图像或显示压抑的图像。通过这样的视觉训练，黄斑中心凹始终可以得到清晰的图像的视觉刺激，有助于患者逐渐恢复正常的黄斑中心凹注视。
[0200]
例如，在视觉训练时，在左眼黄斑中心凹视线交点显示清晰的图像，图像显示的范围不超过以左眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。当黄斑中心凹视线交点移动时，图像显示的位置随之移动；在显示平面的其他位置不显示图像。图像可以是数字、汉字、字母、小视标、小动画、闪烁的光点等。在本实施例中，图像为一个在显示平面上每2秒变化一次的汉字，视角为1
°
，显示的位置为左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点，要求患者左眼单眼观看汉字并向医生口头报告所看到的是什么汉字。在显示平面的其他位置不显示图像。
[0201]
例如，在视觉训练时，显示模块在左眼黄斑中心凹视线交点附近显示清晰的图像，显示清晰图像的范围不超过以左眼黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。在此范围之外的区域显示压抑的图像，对图像压抑的方式可以是模糊化、降低显示分辨率、亮度变暗、降低对比度等方式中的一种或几种。图像显示的位置不随左眼黄斑中心凹视
线交点的移动而移动。本实施例中，显示器上显示的图像是一篇完整的语文课文，图像显示的位置不随眼睛视线的移动而移动，但图像清晰显示的范围为左眼黄斑中心凹视线交点c点为圆心，半径1
°
视角的区域，其他区域是模糊化的图像。这样，患者在用左眼单眼阅读此课文时，只能看清左眼黄斑中心凹视线交点位置附近的文字图像，左眼异常视网膜成像点位置对应的是模糊的文字图像。
[0202]
实施例七
[0203]
本实施例公开的一种视觉训练设备，利用双眼视觉的同时视功能、或融合视功能、立体视功能，对非中心注视进行视觉训练。
[0204]
一名患者，右眼为中心注视眼，左眼为非中心注视眼，左眼为稳定型非中心注视且非中心注视偏差角度已知，左眼的异常视网膜成像点和黄斑中心凹的相对位置固定。
[0205]
一种视觉训练设备，包括显示模块、图像拍摄与处理模块、眼动点计算模块、黄斑中心凹视线交点计算模块、训练模块。还包括一台电子计算机，图像拍摄与处理模块的算法、黄斑中心凹视线计算模块、训练模块都是运行在电子计算机上的程序。另外，本设备还包含一个头部固定装置，受检者的下巴放在头部固定装置上，头部固定装置和显示模块的距离是固定且已知的。
[0206]
本实施例中的显示模块为一个偏振显示器，患者佩戴偏振眼镜，偏振显示器可显示仅左眼单眼可见的图像，可显示仅右眼单眼可见的图像。患者佩戴的偏振眼镜可透过850nm的近红外光。
[0207]
本实施例中的图像拍摄与处理模块，包含1台近红外摄像机，及2个发光波长为850nm的led近红外光源，其组成部分和工作原理和实施例二中的眼动点计算模块类似，但本实施例中的眼动点计算模块可以拍摄左眼和右眼的图像。本实施例中的眼动点计算模块，首先对右眼和左眼分别进行单眼标定；右眼单眼标定时，仅右眼可以看见显示模块显示的标定视标，通过右眼单眼标定得到右眼的标定函数，在右眼标定结束后，根据右眼图像和右眼标定函数计算右眼眼动点坐标,右眼眼动点坐标为右眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点；左眼单眼标定时，仅左眼可以看见显示模块显示的标定视标，通过左眼单眼标定得到左眼的标定函数，在左眼标定结束后，根据左眼图像和左眼标定函数计算左眼眼动点坐标,左眼眼动点坐标为左眼异常视线和显示平面的交点。单眼标定的方法和计算眼动点的方法和实施例二中的相关方法类似。在另外的实施例中，图像拍摄与处理模块还可以是包含两个近红外摄像机和两个近红外光源的设备，这样左眼和右眼通过单眼的单点标定即可得到各自的标定函数，然后通过眼动点计算模块计算左眼和右眼各自的眼动点坐标。
[0208]
黄斑中心凹视线交点计算模块的工作原理是：因为左眼和显示器的相对位置和距离已知，左眼异常视线为经过左眼瞳孔中心位置和左眼眼动点的直线，根据左眼异常视线和非中心注视偏差角度可计算得到左眼黄斑中心凹视线；左眼黄斑中心凹视线交点为左眼黄斑中心凹视线和显示平面的交点。
[0209]
训练模块，在视觉训练时，显示模块先显示仅右眼可见的图像p
a
；让训练者注视图像p
a
，然后在左眼黄斑中心凹视线和显示模块的交点显示仅左眼可见的图像p
b
；然后图像p
a
和图像p
b
保持同时显示，进行视觉训练。本实施例中，图像p
a
和图像p
b
显示的范围不超过半径≤2
°
视角的圆形范围。
[0210]
在视觉训练时，图像p
a
和图像p
b
可以是互补的图像，患者可以将左眼所看到的图像
和右眼看到的图像在大脑中尝试互补成完整的图像，这样可以同时训练患者的同时视功能。例如，图像p
a
是一个鸟笼，只有右眼可以看到；图像p
b
是一只小鸟，只有左眼可以看到。然后医生问患者是否可以同时可以看到小鸟和鸟笼，如果可以看到，说明患者具备同时视；如果患者只能看到小鸟或只能看到鸟笼，说明患者还不具备同时视，还需要进一步训练。
[0211]
在视觉训练时，图像p
a
和图像p
b
可以是形状和大小等完全相同的图像，患者可以将左眼所看到的图像和右眼所看到的图像大脑中尝试融合成单一的图像，这样可以同时训练患者的融合视功能。例如，图像p
a
是一只小鸟，只有右眼可以看到；图像p
b
是一只同样的小鸟，只有左眼可以看到。然后医生问患者看见的是几只小鸟，如果看到的是一只小鸟，说明患者具备融合视；如果看见的是两只小鸟，说明患者还不具备融合视，还需要进一步训练。
[0212]
在视觉训练时，图像p
a
和图像p
b
还可以是有双眼视差的立体图像，患者可以将左眼所看到的图像和右眼所看到的图像在大脑中尝试产生立体视觉，这样可以同时训练患者的立体视功能。例如，图像p
a
和图像p
b
可以组合成一个小球的立体图像，可以前后循环滚动。然后医生问患者是否能看见一个小球前后滚动，现在的距离是远还是近，如果患者可以正确识别小球并判断距离，说明具备立体视；如果患者不能正确识别小球并判断距离，说明患者还不具备立体视，还需要进一步训练。
[0213]
当左眼黄斑中心凹视线交点改变时，图像p
b
的位置可以随之移动，始终位于左眼黄斑中心凹视线交点的位置，使图像p
b
成像于左眼黄斑中心凹位置。
[0214]
实施例八
[0215]
一名非中心注视患者，已知其左眼为非中心注视，其右眼为中心注视眼，且右眼的kappa角是已知的。右眼kappa角的测量方式可以是实施例一中的测量方式，也可以是其他kappa角测量方式。
[0216]
一种视觉训练设备，包括图像拍摄与处理模块、黄斑中心凹视线计算模块、液晶遮挡模块。
[0217]
图像拍摄与处理模块包含2个近红外摄像机和2个近红外光源，可连续拍摄左眼的图像；并包含图像处理功能，可对拍摄到的所在区域的图像进行图像处理计算，得到左眼瞳孔中心三维坐标、左眼各个角膜反光点中心三维坐标。
[0218]
黄斑中心凹视线计算模块可以实时计算左眼的黄斑中心凹视线和显示平面的交点。其原理是，使用实施例一中的测量方式，可以实时计算得到左眼瞳孔中线。根据左眼和右眼生理对称的原理，左眼黄斑中心凹视线与左眼瞳孔中线的夹角β和右眼的kappa角α大小相等，夹角方向以人的正中矢状面镜像对称。因此，根据左眼瞳孔中线和夹角β，可以实时计算左眼黄斑中心凹视线。
[0219]
液晶遮挡模块为位于左眼视野范围的液晶镜片，液晶遮挡模块可以控制液晶镜片在左眼的黄斑中心凹视线和液晶镜片的交点处附近范围内透明，其他区域不透明，进行视觉训练，且透明区域的位置可以根据患者左眼黄斑中心凹视线的变化而实时变化，始终位于左眼黄斑中心凹视线和液晶镜片的交点处。液晶遮挡模块和图像拍摄与处理模块的相对位置固定且已知。控制液晶镜片任何区域透明或不透明的方式，可以是通过运行在电子计算机上的程序，也可以通过fpga等微型化的嵌入式系统进行控制。液晶遮挡模块透明的范围不超过以黄斑中心凹视线交点为圆心，半径≤2
°
视角的圆形范围。本实施例中设置为半径等于1
°
视角的圆形范围。这样，患者左眼所能看到视野区域，只能成像于患者左眼的黄斑
中心凹区域，将对患者左眼的黄斑中心凹区域进行持续的成像刺激，与此同时，左眼异常视线所对应的异常视网膜成像点不能得到外部图像的刺激，因此将有助于患者恢复黄斑中心凹注视。
[0220]
进行视觉训练时，视觉训练的内容可以是显示器上的图像、视频、动画等。也可以将本设备集成于可穿戴的头戴式装置，如头戴式眼镜、vr设备、ar设备等。例如，将本设备集成于头戴式眼镜时，患者可长时间佩戴这样的眼镜，在日常的生活或学习中，进行视觉训练。