基于眼动的视觉训练系统、智能终端及头戴设备技术方案

本发明专利技术提供了一种基于眼动的视觉训练系统，包括：显像模块，被配置为显示电子影像；虚拟坐标模块，被配置为在所述虚像所在平面建立直角坐标系，所述虚像在平面内的位置固定；正视定向模块，被配置为确定眼睛的正视方向Q0，所述正视方向Q0垂直于虚像所在平面并且眼睛沿正视方向Q0的视线集中在虚像中心点O上，这种基于眼动的视觉训练方法利用眼动技术监测眼球的注视方向，结合用户眼睛的注视点和眼睛的标准屈光度来获得变焦镜片的最佳屈光度，然后相应地调节变焦镜片的屈光度，目的是让用户在观看电子影像时，睫状肌尽量处于放松的状态，有效防止睫状肌因为长时间的保持收缩状态，导致肌痉挛，保证用户使用此类产品时不会损害眼睛的健康。

Eye based visual training system, intelligent terminal and head mounted equipment

The present invention provides a visual training system based on eye movement, including: image display module is configured to display electronic image; virtual coordinate module is configured to establish Cartesian coordinates in the image plane, the image in the plane of the fixed position; face orientation module is configured to determine eye face the direction of Q0, the Q0 face the direction perpendicular to the plane of the virtual image and face along the direction of Q0 eye gaze on the virtual center of O, the gaze direction visual training method of eye movement monitoring eye eye movement technique based on combining user eye gaze point and eye refractive standards is to obtain the optimal refractive zoom lens then, a corresponding adjustment of zoom lens diopter, the purpose is to let users watch electronic images, try to ciliary muscles in a relaxed state, effective For a long time to maintain prevent ciliary muscle contraction, leading to muscle spasm, ensure the healthy eye will not damage the users of such products.

【技术实现步骤摘要】
基于眼动的视觉训练系统、智能终端及头戴设备
本专利技术涉及头戴显示设备
，尤其涉及一种基于眼动的视觉训练系统、智能终端及头戴设备。
技术介绍
头戴显示设备包括：虚拟现实(VR)显示器，诸如由Sony、Samsung、Oculus、CarlZeiss所制造的那些；头戴式显示器(HMD)，诸如由Google和Vuzix所生产的那些；增强现实(AR)显示器，诸如由Microsoft、Vuzix和DigiLens所制造的那些；以及混合增强(MR)等其它类似设备。此类设备给使用者最重要的体验是视觉上的“沉浸感”，让画面内容完全覆盖你的视野，不被现实环境所干扰，仿佛沉浸在另外一个世界当中，原理是通过两块凸透镜在电子屏幕的同侧产生一个电子影像的虚像，使用者透过凸透镜看到比实际电子影像要大的虚像，而虚像距离使用者的眼睛很近，电子影像因此覆盖使用者的视野。在我们的眼球中有一个叫“晶状体”的结构，晶状体通过睫状小带与睫状体相连，睫状体中睫状肌的收缩和舒张可以改变晶状体曲度，睫状肌，就像一个拉力的小人，在拉着晶状体改变它的厚薄，来调节远近的景物，成像在视网膜上。晶状体相当于一个可以变形的凸透镜，睫状肌改变晶状体的形状来调节晶状体的屈光度，睫状肌放松的时候，晶状体被拉平变薄，屈光度变小，这时我们可以看到远处的景物，当睫状肌收缩的时候，晶状体变厚，屈光度变高，这时就是我们要看近处景物的时候。如果睫状肌保持收缩的状态太长时间，就容易肌痉挛，睫状肌就会发生变形，调节晶状体的能力下降，晶状体也随之变形，导致晶状体标准屈光度(睫状肌放松状态下)提高，屈光度的调节范围下降，就成了俗称的近视眼。头戴式显示设备虽然可以给人们身临其境的沉浸感，但电子影像的虚像距离眼球比较近，相当于保持近距离的观看电子屏幕，睫状肌就会像上面所说的保持长时间的紧张状态，造成近视。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对目前市面上的头戴式显示设备对于用户使用时间长，眼睛产生疲劳，导致视力下降的问题并没有有效的解决方案，本专利技术提供了一种基于眼动的视觉训练系统、智能终端及头戴设备来解决上述问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于眼动的视觉训练系统，包括：显像模块，被配置为显示电子影像；虚拟坐标模块，被配置为在所述虚像所在平面建立直角坐标系，所述虚像在平面内的位置固定；正视定向模块，被配置为确定眼睛的正视方向Q0，所述正视方向Q0垂直于虚像所在平面并且眼睛沿正视方向Q0的视线集中在虚像中心点O上；调用模块，被配置为获取用户眼睛的标准屈光度D0，获取眼睛与虚像中心点O之间的直线距离为L0；注视定向模块，被配置为检测用户的眼球形态，得到用户实时的注视方向Q1；最佳屈光度生成模块，被配置为根据距离L0、注视方向Q1和正视方向Q0得到眼睛在虚像上的注视点O1与眼睛之间的直线距离为L1，根据距离L1和标准屈光度D0得到实时的最佳屈光度D1；调节模块，被配置为调节变焦镜片，使变焦镜片位于眼睛的晶状体前的区域的屈光度为D1。作为优选，还包括：训练阈值获取模块，被配置为根据标准屈光度D0和屈光度D1得到屈光度训练下限fit_min、屈光度训练上限fit_max和屈光度训练单元fit_offset；训练模块，被配置为进行：第一轮训练：调节变焦镜片的屈光度在[(D1-fit),(D1+fit)]区间内连续变化n个来回，其中fit＝fit_min；第二轮训练：调节变焦镜片的屈光度在[(D1-fit),(D1+fit)]区间内连续变化n个来回，其中fit＝fit_min+fit_offset；如果fit_min+fit_offset≥fit_max，则停止训练，否则进行第三轮训练：调节变焦镜片的屈光度在[(D1-fit),(D1+fit)]区间内连续变化n个来回，其中fit＝fit_min+fit_offset*2；以此类推，直至fit＝fit_min+fit_offset*(m-1)≥fit_max便停止训练，其中m为已训练的轮数。作为优选，其特征在于：所述调用模块还被配置为获取用户的年龄F，所述最佳屈光度生成模块被配置为根据年龄F、距离L1和标准屈光度D0得到实时最佳屈光度D1；训练阈值获取模块被配置为根据年龄F、标准屈光度D0和屈光度D1得到屈光度训练下限fit_min、屈光度训练上限fit_max和屈光度训练单元fit_offset。作为优选，还包括：样本分析模块，被配置为统计若干个用户的眼睛注视虚像上不同点并且获得最清晰的视觉效果时，变焦镜片位于眼睛的晶状体前的区域的屈光度D2，根据统计结果将距离L1、标准屈光度D0和年龄F作为条件，屈光度D2作为结果建立表1；所述最佳屈光度生成模块被配置为根据年龄F、距离L1和标准屈光度D0通过查询表1得到屈光度D1。作为优选，还包括：样本分析模块，被配置为统计若干个用户的眼睛注视虚像上不同点并且获得最清晰的视觉效果时，变焦镜片位于眼睛的晶状体前的区域的屈光度D2，根据统计结果设定最远距离Lmax，当L1<Lmax，D1＝D0*f1(L1,F)，函数f1为对统计结果进行线性回归获得的线性函数；当L1≥Lmax，D1＝D0*f2(F)，f2为与年龄F对应的固定值；所述最佳屈光度生成模块被配置为当L1<Lmax，D1＝D0*f1(L1,F)，当L1≥Lmax，D1＝D0*f2(F)。作为优选：所述训练阈值获取模块被配置为：建立公式fit_min＝f3(F,D0,D1)，将大量的不同年龄F、不同标准屈光度D0的用户的眼睛以不同的最佳屈光度D1作为中间值进行训练后，效果较好的fit_min作为样本进行统计，函数f3是对统计结果进行线性回归获得的线性函数；建立公式fit_max＝f4(F,D0,D1)，将大量的不同年龄F、不同标准屈光度D0的用户的眼睛以不同的最佳屈光度D1作为中间值进行训练后，效果较好的fit_max作为样本进行统计，函数f4是对统计结果进行线性回归获得的线性函数；建立公式fit_offset＝f5(fit_min,fit_max)，函数f5是线性方程。作为优选，其特征在于：所述调用模块还被配置为获取用户的瞳距P；所述训练阈值获取模块被配置为：建立公式fit_min＝f3(F,D0,P,D1)，建立公式fit_max＝f4(F,D0,P,D1)。作为优选，其特征在于：还包括划区模块，被配置为以交点O1为圆心，以R为半径的圆形区域为主注视区，虚像其它部分为次注视区；所述显像模块还被配置为提高主注视区的画面质量和/或降低次注视区的画面质量。作为优选：还包括用户数据库，所述用户数据库中存有至少一个用户数据，所述用户数据包括ID号、身份信息、年龄F、标准屈光度D0和瞳距P，所述身份信息包括字符串、声纹数据、指纹数据和/或虹膜数据。作为优选，还包括：输入模块，被配置为获取验证信息；验证模块，被配置为将验证信息与所述用户数据中的身份信息进行验证，验证通过后取出并使用所述用户数据中的年龄F、标准屈光度D0和瞳距P。存储模块，被配置为存储用户数据。本专利技术还提供了一种智能终端，包括：通信模块，被配置为与头戴设备数据交互；接收模块，被配置为获取戴显示设备检测用户的眼球形态；显像模块，被配置为显示电子影像；虚拟坐标模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于眼动的视觉训练系统，其特征在于，包括：显像模块，被配置为显示电子影像；虚拟坐标模块，被配置为在所述虚像所在平面建立直角坐标系，所述虚像在平面内的位置固定；正视定向模块，被配置为确定眼睛的正视方向Q0，所述正视方向Q0垂直于虚像所在平面并且眼睛沿正视方向Q0的视线集中在虚像中心点O上；调用模块，被配置为获取用户眼睛的标准屈光度D0，获取眼睛与虚像中心点O之间的直线距离为L0；注视定向模块，被配置为检测用户的眼球形态，得到用户实时的注视方向Q1；最佳屈光度生成模块，被配置为根据距离L0、注视方向Q1和正视方向Q0得到眼睛在虚像上的注视点O1与眼睛之间的直线距离为L1，根据距离L1和标准屈光度D0得到实时的最佳屈光度D1；调节模块，被配置为调节变焦镜片，使变焦镜片位于眼睛的晶状体前的区域的屈光度为D1。

【技术特征摘要】
1.一种基于眼动的视觉训练系统，其特征在于，包括：显像模块，被配置为显示电子影像；虚拟坐标模块，被配置为在所述虚像所在平面建立直角坐标系，所述虚像在平面内的位置固定；正视定向模块，被配置为确定眼睛的正视方向Q0，所述正视方向Q0垂直于虚像所在平面并且眼睛沿正视方向Q0的视线集中在虚像中心点O上；调用模块，被配置为获取用户眼睛的标准屈光度D0，获取眼睛与虚像中心点O之间的直线距离为L0；注视定向模块，被配置为检测用户的眼球形态，得到用户实时的注视方向Q1；最佳屈光度生成模块，被配置为根据距离L0、注视方向Q1和正视方向Q0得到眼睛在虚像上的注视点O1与眼睛之间的直线距离为L1，根据距离L1和标准屈光度D0得到实时的最佳屈光度D1；调节模块，被配置为调节变焦镜片，使变焦镜片位于眼睛的晶状体前的区域的屈光度为D1。2.如权利要求1所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于，还包括：训练阈值获取模块，被配置为根据标准屈光度D0和屈光度D1得到屈光度训练下限fit_min、屈光度训练上限fit_max和屈光度训练单元fit_offset；训练模块，被配置为进行：第一轮训练：调节变焦镜片的屈光度在[(D1-fit),(D1+fit)]区间内连续变化n个来回，其中fit＝fit_min；第二轮训练：调节变焦镜片的屈光度在[(D1-fit),(D1+fit)]区间内连续变化n个来回，其中fit＝fit_min+fit_offset；如果fit_min+fit_offset≥fit_max，则停止训练，否则进行第三轮训练：调节变焦镜片的屈光度在[(D1-fit),(D1+fit)]区间内连续变化n个来回，其中fit＝fit_min+fit_offset*2；以此类推，直至fit＝fit_min+fit_offset*(m-1)≥fit_max便停止训练，其中m为已训练的轮数。3.如权利要求2所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于：所述调用模块还被配置为获取用户的年龄F，所述最佳屈光度生成模块被配置为根据年龄F、距离L1和标准屈光度D0得到实时最佳屈光度D1；训练阈值获取模块被配置为根据年龄F、标准屈光度D0和屈光度D1得到屈光度训练下限fit_min、屈光度训练上限fit_max和屈光度训练单元fit_offset。4.如权利要求3所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于，还包括：样本分析模块，被配置为统计若干个用户的眼睛注视虚像上不同点并且获得最清晰的视觉效果时，变焦镜片位于眼睛的晶状体前的区域的屈光度D2，根据统计结果将距离L1、标准屈光度D0和年龄F作为条件，屈光度D2作为结果建立表1；所述最佳屈光度生成模块被配置为根据年龄F、距离L1和标准屈光度D0通过查询表1得到屈光度D1。5.如权利要求3所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于，还包括：样本分析模块，被配置为统计若干个用户的眼睛注视虚像上不同点并且获得最清晰的视觉效果时，变焦镜片位于眼睛的晶状体前的区域的屈光度D2，根据统计结果设定最远距离Lmax，当L1<Lmax，D1＝D0*f1(L1,F)，函数f1为对统计结果进行线性回归获得的线性函数；当L1≥Lmax，D1＝D0*f2(F)，f2为与年龄F对应的固定值；所述最佳屈光度生成模块被配置为当L1<Lmax，D1＝D0*f1(L1,F)，当L1≥Lmax，D1＝D0*f2(F)。6.如权利要求4或5所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于：所述训练阈值获取模块被配置为：建立公式fit_min＝f3(F,D0,D1)，将大量的不同年龄F、不同标准屈光度D0的用户的眼睛以不同的最佳屈光度D1作为中间值进行训练后，效果较好的fit_min作为样本进行统计，函数f3是对统计结果进行线性回归获得的线性函数；建立公式fit_max＝f4(F,D0,D1)，将大量的不同年龄F、不同标准屈光度D0的用户的眼睛以不同的最佳屈光度D1作为中间值进行训练后，效果较好的fit_max作为样本进行统计，函数f4是对统计结果进行线性回归获得的线性函数；建立公式fit_offset＝f5(fit_min,fit_max)，函数f5是线性方程。7.如权利要求6所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于：所述调用模块还被配置为获取用户的瞳距P；所述训练阈值获取模块被配置为：建立公式fit_min＝f3(F,D0,P,D1)，建立公式fit_max＝f4(F,D0,P,D1)。8.如权利要求7所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于：还包括划区模块，被配置为以交点O1为圆心，以R为半径的圆形区域为主注视区，虚像其它部分为次注视区；所述显像模块还被配置为提高主注视区的画面质量和/或降低次注视区的画面质量。9.如权利要求8所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于：还包括用户数据库，所述用户数据库中存有至少一个用户数据，所述用户数据包括ID号、身份信息、年龄F、标准屈光度D0和瞳距P，所述身份信息包括字符串、声纹数据、指纹数据和/或虹膜数据。10.如权利要求9所述的基于眼动的视觉训练系统，其特征在于，还包括：输入模块，被配置为获取验证信息；验证模块，被配置为将验证信息与所述用户数据中的身份信息进行验证，验证通过后取出并使用所述用户数据中的年龄F、标准屈光度D0和瞳距P。存储模块，被配置为存储用户数据。11.一种智能终端，其特征在于，包括：通信模块，被配置为与头戴设备数据交互；接收模块，被配置为获取戴显示设备检测用户的眼球形态；显像模块，被配置为显示电子影像；虚拟坐标模块，被配置为在所述虚像所在平面建立直角坐标系，所述虚像在平面内的位置固定；正视定向模块，被配置为确定眼睛的正视方向Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾雪骢，
申请(专利权)人：常州快来信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32