基于触觉的模拟视幻觉定位系统技术方案

一种视觉假体技术领域的基于触觉的模拟视幻觉定位系统，包括头盔显示器、头部辅助定位装置、触摸屏、计算机、触觉导航装置和触摸板。首先，由头盔显示器作为刺激源提供模拟视幻觉刺激，使用者头部由头部辅助定位装置固定于相对触摸屏位置固定处，选择合适的刺激模式的模拟视幻觉产生软件，由计算机产生模拟视幻觉，使用者判断头盔显示器中的模拟视幻觉位置后，在触觉导航装置或者触摸板辅助下，在触摸屏上指示定位，由相应软件对反馈数据进行处理后，可以得出使用触觉感知的模拟视幻觉的定位的准确性，离散度等信息的分析和评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种视觉假体
的系统，具体的说，是一种基于触觉的模 拟视幻觉定位系统。
技术介绍
视觉的形成需要有完整的视觉通路，包括眼球的屈光系统、视网膜、视路和 大脑皮层枕叶。视觉通路上任何部位发生病变均可影响视力，严重者导致失明。 原发性视网膜色素变性(RP)及老年性黄斑变性(ARMD)导致的视网膜外层进行 性变性，成为导致老年人失明的主要原因。视觉假体技术是利用大多数盲人往往 只有视觉通路的一部分发生病变，而其余部分神经组织的结构和功能尚完好的特 点，对视觉通路的完好部位施加特定的人工电刺激，来兴奋神经细胞，模拟自然 光刺激的效果，使盲人产生视觉感受。在神经工程领域，视觉通路上三处的电极刺激可有效的引发可辨别的视幻 觉视皮层、视神经和视网膜。视皮层的植入是在大脑视皮层区植入电极阵列， 通过电刺激直接刺激大脑皮层产生视幻觉。视神经假体植入则是将一个箍状缠绕 电极置于视神经的末端，通过单极或双极电极导入电刺激，视神经将刺激传入大 脑产生视幻觉。视网膜植入分为视网膜下和视网膜前两种假体植入方式，通过在 视网膜上植入电极阵列的方式，通过光信号或者电信号刺激视网膜细胞，通过视 神经传入大脑，从而产生视幻觉，这种植入方式对患者的视觉通路完整性要求较 高。在三种植入方式中，刺激一视幻觉之间的空间对应性较好植入方式的为视网 膜植入和皮层植入，但由于植入手术方法和精确度的限制，植入电极的刺激后， 预想产生的视幻觉位置和实际观察到的视幻觉位置之间还没有严格的对应关系。 而对于视神经植入方式，由于神经传导的复杂性，目前对于此种植入方式的刺激 一视幻觉之间的空间对应关系仍不清楚。随着视觉假体研究的日益成熟，准确有效的视幻觉定位装置成为植入手术后帮助盲人训练和康复的重要手段。无论使用何种视觉假体植入方式，为了能更有 效的为盲人个体传送有用的信息，找出植入后视幻觉在真实视野的分布图非常关 键。经对现有技术的文献检索发现，Veraart C等在Brain Research (中文刊名 实验脑研究)(1998年第813期第181 — 186页)上发表的Visual sensations produced by optic nerve stimulation using an implanted self-sizing spiral cuff electrode,该文中提出用一个半球来评估视幻觉的位置的视幻觉，具体为 被测者的头被固定在半球的正前方， 一只手的食指置于固定点作为参照点，同时 另一只手指出双眼所观察到视幻觉点。其不足在于由于必须使用一只手作为参 照点，在指示半球上的某些位置视幻觉点时，须绕过作为参照点的手，构成本方 法的系统误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于触觉的模拟视幻觉定 位系统。使其基于触觉对模拟视幻觉进行定位，可以对模拟视幻觉定位的准确度 和离散度进行量化度量，并且可以提供量化的系统误差，以供调校。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括头盔显示器、头部辅助定位装置、触摸屏、计算机、触觉导航装置和触摸板。所述头盔显示器与计算机相连，作为产生模拟视幻觉的刺激源；所述头部辅助定位装置，用于固定每个使用 者与触摸屏的相对位置和角度；所述触摸屏，用来记录使用者在判断视幻觉位置 后的触觉定位，并反馈到计算机中；所述触觉导航装置，帮助使用者确定触摸屏 的中心位置；所述触摸板设置于触摸屏上方，用来引导辅助使用者使用触觉感知 定位模拟视幻觉位置；所述计算机产生模拟视幻觉点的位置信息，通过数据传输 线传输到头盔显示器中显示，使用者根据观察到的模拟视幻觉点，直接或在导航 装置辅助下在触摸屏上定位，触摸屏将定位信息通过数据传输线传送至计算机 中。所述头盔显示器采用头盔显示器HMD, HMD为市场上通用型号，产生的视幻 觉可以为二维的，也可以为三维的。所述头部辅助定位装置由一个安装在支架上的下巴固定装置和额头固定装 置构成，通过平衡螺母可以调整下巴固定装置和额头固定装置的位置，用于固定每个使用者与触摸屏的相对位置和角度。所述触摸屏尺寸范围为14到30英寸，用来记录使用者在判断视幻觉位置后 的触觉定位。所述触觉导航装置为L型结构，其基座中间固定一长直棒状物体作为支架，支架顶端由可调节螺母固定的横棒指向触摸屏的中心，长直支架和指示横棒构成L型结构，来帮助使用者确定触摸屏的中心位置。所述触摸板，是一个基板，该基板正中分布着按键阵列，基板材料可包括各 种可以支撑按键阵列和承受实验过程中按压压力的各种无机，有机材料，阵列大 小在使用中可以根据触摸屏尺寸和测试要求的分辨率等具体条件调整。在基板中 心点处，有起引导作用的显著突起，在四周、对角线和远近场分区处的引导按键 顶部有突起，且在对角线、水平垂直中分线的按键间隔中，设有由有机玻璃小块 构成的引导线。并且以阵列中心为中心，分布着一个长宽为阵列一半长度的，同 样由有机玻璃小块构成的引导框，这几者共同构成此触摸板的触觉引导线。目的 是为了辅助使用者快速了解整个阵列的分布，从而提高指示定位的速度和准确 率。使用时，放置于触摸屏上方，按压按键指示视幻觉位置。所述的计算机，其中设有可选择的模拟视幻觉刺激模式模块、模拟视幻觉定位 数据记录模块和数据分析处理模块。在模拟视幻觉刺激模式模块中选定刺激模 式，启动模拟视幻觉定位过程，此模块将相应模式下的模拟视幻觉位置信息传送 至HMD中显示。从而使用者可以根据HMD中观察到的模拟视幻觉点的位置，在触 摸屏上直接或者在导航辅助下定位。触摸屏再将定位相关数据传送至模拟视幻觉 定位数据记录模块和数据分析处理模块。前者对定位数据进行记录保存。后者对 定位数据进行计算和评估，输出定位数据的离散度等信息，也可以与模拟视幻觉 刺激模式模块输出的原始模拟视幻觉点的位置信息进行对比分析，提供定位准确 度等信息。本专利技术使用时，在无导航模式下，触摸屏竖直放置于使用者正前方，与使用 者间距离根据使用者臂长等因素调整。使用者直接在触摸屏上触摸定位。计算机 中模拟视幻觉刺激模式模块产生模拟视幻觉点的位置信息，通过数据传输线传输 到头盔显示器HMD中显示，使用者根据观察到的模拟视幻觉点，在触摸屏上触摸 定位，触摸屏将定位信息通过数据传输线传送至计算机中的模拟视幻觉定位数据记录模块和数据分析处理模块。在触觉导航模式中，触摸屏竖直放置于使用者正前方，与使用者间距离根据使 用者臂长等因素调整，触觉导航装置放置于触摸屏正前方，顶端指示横棒指向触摸屏中心，横棒一端可接触触摸屏。使用时，使用者将一只手放置于触觉导航装 置上，另一只手在触摸屏上触摸定位。数据传输过程与无导航模式相同。在触摸板导航模式中，触摸屏水平放置于使用者正前方的平台上，与使用者间 距离根据使用者臂长等因素调整，触摸板放置于触摸屏正上方，调整二者相对位 置，以便于使用者方便的通过按压按键在触摸屏上定位。使用时，使用者将双手 放置于触摸板上，通过在触摸板上按压相应按键，在触摸屏上定位。数据传输过 程与无导航模式相同。与现有技术相比，本专利技术具有以下的优点第一，可以对模拟视幻觉定位的 准确度和离散度进行量化度量，且可提供量化的系统误差，以供调校。第二，可 以避免采用左右手作为参考坐标引发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于触觉的模拟视幻觉定位系统，其特征在于，包括头盔显示器、头部辅助定位装置、触摸屏、计算机、触觉导航装置和触摸板，所述头盔显示器与计算机相连，作为产生模拟视幻觉的刺激源；所述头部辅助定位装置，用于固定每个使用者与触摸屏的相对位置和角度；所述触摸屏，用来记录使用者在判断视幻觉位置后的触觉定位，并反馈到计算机中；所述触觉导航装置，帮助使用者确定触摸屏的中心位置；所述触摸板设置于触摸屏上方，用来引导辅助使用者使用触觉感知定位模拟视幻觉位置；所述计算机产生模拟视幻觉点的位置信息，通过数据传输线传输到头盔显示器中显示，使用者根据观察到的模拟视幻觉点，直接或在触觉导航装置辅助下在触摸屏上定位，触摸屏将定位信息通过数据传输线传送至计算机中。

【技术特征摘要】
1.一种基于触觉的模拟视幻觉定位系统，其特征在于，包括头盔显示器、头部辅助定位装置、触摸屏、计算机、触觉导航装置和触摸板，所述头盔显示器与计算机相连，作为产生模拟视幻觉的刺激源；所述头部辅助定位装置，用于固定每个使用者与触摸屏的相对位置和角度；所述触摸屏，用来记录使用者在判断视幻觉位置后的触觉定位，并反馈到计算机中；所述触觉导航装置，帮助使用者确定触摸屏的中心位置；所述触摸板设置于触摸屏上方，用来引导辅助使用者使用触觉感知定位模拟视幻觉位置；所述计算机产生模拟视幻觉点的位置信息，通过数据传输线传输到头盔显示器中显示，使用者根据观察到的模拟视幻觉点，直接或在触觉导航装置辅助下在触摸屏上定位，触摸屏将定位信息通过数据传输线传送至计算机中。2. 根据权利要求1所述的基于触觉的模拟视幻觉定位系统，其特征是，所 述的头部辅助定位装置由基座、支架、安装在支架上的下巴固定装置和额头固定 带构成，下巴固定装置和额头固定带的位置通过调节螺母调整，用于固定每个使 用者与触摸屏的相对位置和角度。3. 根据权利要求1所述的基于触觉的模拟视幻觉定位系统，其特征是，所 述的触摸屏尺寸范围为14至30英寸。4. 根据权利要求1所述的基于触觉的模拟视幻觉定位系统，其特征是，所 述的触觉导航装置为L型，由基座、支架和横棒构成，基座中间固定一长直支架， 该长直支架顶端通过调节螺母固定有横棒，通过调节螺母调节顶端横棒位置，使 其指向触摸屏的中心，长直支架和横棒构成L型结构。5. 根据权利要求1所述的基于触觉的模拟视幻觉定位系统，其特征是，所 述的触摸板由基板和其上分布的按键阵列、引导线构成，按键数量的范围为4X 4到100X100。6. 根据权利要求5所述的基于触觉的模拟视幻觉定位系统，其特征是，所 述的按键阵列位于触摸板正中，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：任秋实，柴新禹，张磊磊，凌舒，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]