CN208626151U - 基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，包括大广角景深可调光学成像***、数字智能主控***、与移动终端交互通讯***及电源***，该眼镜利用智能化数字三维影像技术及光学设计，制造出大广角的虚拟三维立体纵深场景；并通过与移动终端的交互通讯，由专用App操控眼镜的各种视觉失调监测及康复训练用立体图片和视频播放功能及有关互动操作，具有对使用者进行视力和色盲色弱检查以及视觉康复训练等不同功能的软件程序及与云端和医生交互通讯能力，能方便地让使用者在家中进行视觉检测和康复训练，包括景深调节、视角调节、反应调节，对比度调节等，起到帮助用者解决各种视觉失调问题的作用。

Description

基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复 训练用眼镜

技术领域

本实用新型涉及生物医学光电子技术领域，具体涉及一种基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜。

背景技术

全世界约25％的人口有这样那样的视觉失调问题。低下的视力，影响了他们的生活与工作质量以及就业和职业选择，若处理不当，还可能会导致他们在此后的生活有失明的危险。所谓视觉失调，指的是斜视、弱视、眼睛适应性调节不足、视角视野狭窄等问题。这些问题，除了是由于眼睛本身的问题(如视通道无对准、折射率有差别、有缺陷或损伤等)之外，还与脑的学习和知觉处理功能有关。所以在进行有关眼的治疗之外，可以通过适当的视觉训练来改善各种视觉失调问题。

有关研究表明，三维立体显示的视频影像游戏可激励人脑建立合适的视觉通道以纠正视力，甚至克服因为年龄而导致的视力退化问题。其中最为重要的发现是通过三维立体显示的视频影像游戏来有效帮助视力恢复的效应，不仅适用于青少年，亦可适用于成年人甚至老年人，这使得不同年龄的人都有可能通过这样的视觉训练康复眼镜而受惠，从而产生良好的社会与经济效益。

目前世界没见报道有基于数字智能虚拟三维立体视频影像技术的既适用于儿童又适用于成年人的小型手持式/穿戴式家用视觉训练康复装置。现有的视觉训练仪基本都是标尺视标式或是调焦箱式，这些训练仪一般需要医护人员参与手动调焦或移动视标，操作与训练过程较为复杂麻烦，使用者尤其是儿童往往都难以适应坚持，而短时间内便中止训练，达不到有关要求。另有一些号称视觉训练眼镜，实质上是仅在眼镜框上安装几对发光二极管，简单地以轮流闪光的方式吸引眼球的运动，以求借此缓解眼球的疲劳，无论是功能与效果都相当有限。还有一些基于电脑的训练仪，仅能做到二维的效果。亦有一些3D立体视觉训练数字康复治疗***，需要大型3D立体电影反映***，不能做到小型化的家用手持式或穿戴式。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，利用智能化数字三维影像技术，制造出虚拟的三维立体纵深场景，使得使用者得到虚拟世界的逼真感受。且可使本视觉训练康复装置做到小型化、眼镜样穿戴，能方便地让使用者在家中使用；可以通过在其场景中前后左右移动或色彩变化或捕获闪躲等的景物变换和游戏，对使用者进行各种视觉训练，包括景深调节、视角调节、反应调节，对比度调节等，以起到帮助使用者解决各种视觉失调问题，特别是使老年人防止或延迟老花眼发生，提高视角及视觉灵敏度；使儿童能防治近视眼，纠正斜视。并可通过其所备有的各种立体与颜色视力检查表，监测使用者的视力状况和训练效果。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，所述的眼镜包括一大广角景深可调光学成像***、一数字智能主控***、一与移动终端交互通讯***，以及一电源***；

所述的大广角景深可调光学成像***，设置于使用者两眼前方，通过在两眼前各自对应的显示屏展示的不同角度的同一场景图像，产生有不同景深感觉的立体图像；

所述的数字智能主控***用于实现对整个眼镜的控制与操作，包括对数据和信号的传输和储存，向所述的大广角景深可调光学成像***传输视频左右分屏播放的图像信号，对视觉训练视频程序或游戏的操控或互动响应，以及感应使用者位置、取向和加速运动情况，向***反馈相关的操作指令；

所述的与移动终端交互通讯***用于与外部移动终端进行信息交换，以移动终端操作实现对眼镜的操控或有关互动响应、更新软件、视频图像下载，以及上传使用者进行视觉失调监测及康复训练的结果数据；

所述的电源***用于为眼镜各个分***提供工作电压。

进一步地，所述的大广角景深可调光学成像***包括一高清数码显示屏，及其可变焦实现高景深立体成像的透镜组，所述的大广角景深可调光学成像***在使用者眼前展示单眼视角高达120度的高景深立体场景。

进一步地，所述的数字智能主控***基于安卓平台，包括一微控制器作为主控芯片、及一输入设备分***和一输出设备分***，所述的微控制器还包括USB接口、无线通讯传输接口以及SD卡接口，用于传输导入和存储有关视觉训练程序或视频。

进一步地，所述的数字智能主控***中的输入设备分***包括无线通讯控制功能模块、电源管理模块、九轴陀螺仪、电子罗盘、加速计以及微控单元，所述的九轴陀螺仪用于感应使用者头部的旋转，所述的加速计用于感应使用者头部的加速，所述的电子罗盘用于定位方向，所述的摄像头用于视看外部现实场景和视频采集。

进一步地，所述的数字智能主控***中的输出设备分***具有SD/USB存储设备、图像输出及显示、音频输出及播放设备。

进一步地，所述的与移动终端交互通讯***包括一无线通讯模块及一带专用App操控软件的移动终端。

进一步地，所述的与移动终端交互通讯***包括两种通讯模式，一种是与使用者的移动终端点对点通讯模式，使用者可通过专门设计的移动终端App实现以移动终端对训练视频程序或游戏的操控或有关互动响应，以及两者之间的数据、视频与图像的传输、视觉训练游戏的操作和眼镜训练结果数据的接收与存储功能，另一种是Access Point模式，将眼镜和使用者的移动终端同时连接到无线网络的接入点，连接到视觉训练***的云端，通过云端直接更新眼镜的软件***，下载最近的训练图片、视频和视觉训练游戏内容，并将训练结果直接上传到云端的数据库中，进行交互数据传输。

进一步地，所述的带专用App操控软件的移动终端包括手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设备、多媒体设备、流媒体设备、移动互联网设备(MID，mobile internetdevice)、可穿戴设备或其他类型的终端设备。

进一步地，所述的与移动终端交互通讯***中带专用App操控软件的移动终端具有操控所述的视觉失调监测及康复训练用眼镜各种功能的按键开关，且具有进行有关视觉健康检查包括视力和色盲色弱检查检测以及弱视训练、假性近视训练的视觉康复训练功能的软件程序模块和图片及视频。

进一步地，所述的视觉康复训练功能的软件程序模块是通过虚拟立体场景实现的不同距离视力表，以及可上下、前后、左右不同方位不同色彩移动或变动位置与方位取向的图标和物体所进行的互动式内容和游戏。

进一步地，所述的电源***为一电压为3.7伏-12伏的可充放电锂电池组。

上述基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜的作用原理是：

大广角景深可调光学成像***，可在使用者眼前展示单眼视角高达120度的高景深立体场景。然后使用者通过移动终端专用App的操控，或眼镜上的控制按键，由智能主控***将视觉训练程序或游戏式视频输入显示屏，形成不同景深感觉的立体图像。可对使用者实现视觉健康检测、弱视训练、假性近视训练等不同的功能。

其视觉健康检查包括视力(远、近视力，立体视力)和色盲色弱检查。视力检查由在眼镜中显示的模拟不同距离的视力表，便于对使用者的远视力、近视力和周围视力(即视野)等进行检查。如相当于常规视力检查表中5米远的不同“E”形字符作远视力检测，以及模拟距离眼睛30cm处的耶格(Jaeger)近视力表或标准视力表(许广第)作近视力检测等。使用者不用变换环境位置就可方便进行各种视力检测，而且通过左右眼分别显示并结合眼镜陀螺仪对头部转向的感应，便快速自动检测出使用者的视力状况。

而弱视训练采用多频多色光交替闪烁刺激法，通过在立体不同距离交替闪烁的红、绿、蓝三色光刺激视锥细胞。视觉敏锐度训练则采用训练用者捕获瞬间出现的动物游戏；三维假性近视训练则根据本***能够实现不同景深三维空间动态图案的功能，通过设计不同动物及物体在眼镜内视场中前后往返奔跑运动的游戏，让使用者观察到空间图像景深不断变化，训练使用者眼球睫状肌对应作紧张与松弛交替动作，从而实现对假性近视的康复作用。此期间，使用者通过移动终端主要是手机App的相当于鼠标的功能对有关的视力检查或训练内容或游戏进行应答或操控动作。智能主控***自动将视力检测与训练的打分结果在每次检测与训练结束时在眼镜屏幕上显示，同时发送至使用者移动终端及视觉训练***的云端，并进行储存。以让使用者和视觉训练医师了解和掌握及分析视力检查与训练的效果或问题，并让视觉训练医师通过移动终端对使用者下一段的训练进行指导，以及对训练内容的更新传输等。眼镜上的摄像头，能使眼镜也能在无须摘下眼镜情况便可看到外部真实景物的功能。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本视觉健康监测及康复训练眼镜，具有对使用者进行各种距离和形式视力表的远视力、近视力及周围视力检测、色盲色弱检测、景深调节、视力调节等多种视觉监测和训练内容，可帮助使用者解决各种视觉失调问题，特别是使老年人防止或延迟老花眼发生，提高视角及视觉灵敏度，使儿童能防治近视眼，纠正斜视。

2、利用独特的大广角景深可调双目视觉光学***和智能化数字三维影像技术，使之可产生具有大至120度视角和高景深识别功能的虚拟三维立体纵深场景，可使使用者感受各种场景的虚拟立体世界的逼真感受。

3、本眼镜具有既能看到虚拟世界又能看到现实世界的功能。

4、采用了巧妙的光电子学设计，使得整个装置光学结构简单，整体小型轻巧，可实现如同一般眼镜一样配戴，使用轻便。

5、因为采用移动终端，特别是采用目前几乎人皆拥有，且随身携带的手机作为数据传输及操控等功能，可免除要使用操控手柄、键盘甚至电脑连接等常规方法的麻烦和成本。

6、制作成本低，能较好地推广于其它健康诊疗应用领域或家用娱乐。

附图说明

图1是本实用新型公开的视觉失调监测及康复训练用眼镜的结构图；

图2是本实用新型公开的视觉失调监测及康复训练用眼镜的智能主控***；

图3是本实用新型公开的视觉失调监测及康复训练用眼镜的通讯结构和模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实施例公开了一种基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，包括一大广角景深可调光学成像***，一数字智能主控***，一与移动终端交互通讯***，以及一电源***。

需要强调的是，本实用新型中所述的移动终端包括手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设备、多媒体设备、流媒体设备、移动互联网设备(MID，mobile internetdevice)、可穿戴设备或其他类型的终端设备。

所述的大广角景深可调光学成像***，设置于使用者两眼前方，其显示屏为一分辨率为1920×1080的5寸高清数码显示屏，以电子分屏技术分成分别对着两眼的两屏。经合理的光学设计和调整，使每眼可产生高达120度的张视角。且通过在两屏中展示不同角度的同一场景图像，模拟出从眼前明视距离(25cm)到无穷远之间，各种距离、不同景深感觉的立体图像。

所述的数字智能主控***，是一基于安卓平台的智能主控***，包括有微控制器作为主控芯片，可进行SD/USB存储设备的文件读写、HDMI图像及音频输出、WiFi控制等功能，并具有位置与取向跟踪、摄像头、无线通讯控制与电源管理等硬件接口，主要功能是实现视频左右分屏播放的图像信号。并通过其USB接口、无线传输、SD卡读取等多种方式进行有关视觉训练程序或视频的传输导入和存储于SD卡。通过所设置的九轴陀螺仪、电子罗盘、加速计以及微控制器，有效感应使用者头部的旋转、加速等各种运动情况，实现对视觉训练视频程序或游戏的操控或有关互动响应，并向***反馈相关的操作指令。

所述的与手机等移动终端交互通讯***，由数字智能主控***的无线传输部分与使用者的智能手机中专门设计的App构成互动，如图3所示。通讯方式有两种，第一种是与使用者的移动终端点对点通讯模式，使用者可通过专门设计的移动终端App实现以移动终端对训练视频程序或游戏的操控或有关互动响应，以及两者之间的数据、视频与图像的传输、视觉训练游戏的操作和眼镜训练结果数据的接收与存储等功能。第二种是Access Point(AP)模式，将眼镜和使用者手机同时连接到无线网络的接入点，连接到视觉训练***的云端。以通过云端直接更新眼镜的软件***，下载最近的训练图片、视频和视觉训练游戏内容，并将训练结果直接上传到云端的数据库中，以便云端将使用者的训练数据存储后将分析训练数据及有关结果发送到视觉训练医师的移动终端中，让使用者了解和掌握训练的效果或问题。

再一次强调，本实用新型中所述的移动终端包括手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设备、多媒体设备、流媒体设备、移动互联网设备(MID，mobile internet device)、可穿戴设备或其他类型的终端设备。

所述的电源***采用的可充放电锂电池组为一2500mA/h的5伏电池组，可在一次充满电情况下让视觉失调监测及康复训练眼镜连续工作1.5小时。

实施例二

本实施例公开了一种基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，如图1所示，包括一大广角景深可调光学成像***，一数字智能主控***，一与移动终端交互通讯***，以及一电源***。所述的大广角景深可调光学成像***，设于使用者两眼前方。其显示屏为两个分立的0.44英寸显示屏。经合理的设计和调整，使每眼可产生高达100度的张视角。且通过在两屏中展示不同角度的同一场景图像，模拟出从眼前明视距离(25cm)到无穷远之间，各种距离、不同景深感觉的立体图像。

所述的数字智能主控***，如图2所示，为一基于安卓平台的智能主控***，由64位架构和四核处理器以及GPU构成主控芯片。可进行SD/USB存储设备的文件读写、HDMI图像及音频输出等功能，并具有位置与取向跟踪、摄像头、无线通讯控制与电源管理等硬件接口，主要功能是实现视频左右分屏播放的图像信号。并通过其USB接口、无线传输、SD卡读取等多种方式进行有关视觉训练程序或视频的传输导入和存储于SD卡。通过所设置的九轴陀螺仪、电子罗盘、加速计以及微控单元，有效感应使用者头部的旋转、加速等各种位置、取向与运动情况，实现对视觉训练视频程序或游戏的操控或有关互动响应。并向***反馈相关的操作指令。可提供4K的视频、图像效果和60fps的图像刷新速率，所采用的视觉暂留显示技术，可将视觉延迟低于20ms，能够实现训练眼镜的高清立体视频或图片的播放。

所述的与移动终端交互通讯***，由数字智能主控***的无线传输部分与使用者的智能手机中专门设计的App构成互动，如图3所示。使用者的移动终端中专门设计的App通过对视觉失调监测及康复训练用眼镜的无线传输部分进行交互数据通讯，实现以下一系列功能：(1)操控鼠标功能，即使得使用者通常都有且随身携带的手机等移动终端可相当于电脑鼠标使用，对视觉失调监测及康复训练用眼镜所显示的内容进行选择，对有关视觉检测和训练的内容和游戏进行应答操作，免除了要另外设置鼠标、键盘或操控手柄等设备的麻烦和成本，而且轻巧方便；(2)移动终端App负责向云端获取有关视觉失调监测及康复训练的更新软件和视频、图像，并向视觉失调监测及康复训练用眼镜传输这些更新软件和视频、图像，同时，亦从视觉失调监测及康复训练用眼镜传输获取使用者进行视觉失调监测及康复训练的结果数据；(3)通过移动终端功能强大的操作***以及专门设计的App,对使用者视觉失调监测及康复训练的结果数据进行各种复杂精细的分析计算和处理，或输送至云端管理层进行有关数据的分析计算和处理；(4)利用智能手机容量较大的储存器，接收从眼镜传来的使用者视觉失调监测及康复训练的结果数据进行储存，或由其转送至云端储存；(5)通过使用者移动终端App与医生进行互动通讯，既将使用者视觉失调监测及康复训练的结果数据即时发送给医生或有关医疗***，又可接受医生的即时指导。

可充放电锂电池组为一2000mA/h的3.7伏电池组。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的眼镜包括一大广角景深可调光学成像***、一数字智能主控***、一与移动终端交互通讯***，以及一电源***；

所述的大广角景深可调光学成像***，设置于使用者两眼前方，通过在两眼前各自对应的显示屏展示的不同角度的同一场景图像，产生有不同景深感觉的立体图像；

所述的数字智能主控***用于实现对整个眼镜的控制与操作，包括对数据和信号的传输和储存，向所述的大广角景深可调光学成像***传输视频左右分屏播放的图像信号，对视觉训练视频程序或游戏的操控或互动响应，以及感应使用者位置、取向和加速运动情况，向***反馈相关的操作指令；

所述的与移动终端交互通讯***用于与外部移动终端进行信息交换，以移动终端操作实现对眼镜的操控或有关互动响应、更新软件、视频图像下载，以及上传使用者进行视觉失调监测及康复训练的结果数据；

所述的电源***用于为其他***提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的大广角景深可调光学成像***包括一高清数码显示屏，及其可变焦实现高景深立体成像的透镜组，所述的大广角景深可调光学成像***在使用者眼前展示单眼视角高达120度的高景深立体场景。

3.根据权利要求1所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的数字智能主控***基于安卓平台，包括一微控制器作为主控芯片、及一输入设备分***和一输出设备分***，所述的微控制器还包括USB接口、无线通讯传输接口以及SD卡接口，用于传输导入和存储有关视觉训练程序或视频。

4.根据权利要求3所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的数字智能主控***中的输入设备分***包括无线通讯控制功能模块、电源管理模块、九轴陀螺仪、电子罗盘、摄像头、加速计以及微控单元，所述的九轴陀螺仪用于感应使用者头部的旋转，所述的加速计用于感应使用者头部的加速，所述的电子罗盘用于定位方向，所述的摄像头用于视看外部现实场景和视频采集。

5.根据权利要求3所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的数字智能主控***中的输出设备分***具有SD/USB存储设备、图像输出及显示、音频输出及播放设备。

6.根据权利要求1所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的与移动终端交互通讯***包括一无线通讯模块及一带专用App操控软件的移动终端。

7.根据权利要求6所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的与移动终端交互通讯***包括两种通讯模式，一种是与使用者的移动终端点对点通讯模式，使用者可通过专门设计的移动终端App实现以移动终端对训练视频程序或游戏的操控或有关互动响应，以及两者之间的数据、视频与图像的传输、视觉训练游戏的操作和眼镜训练结果数据的接收与存储功能，另一种是Access Point模式，将眼镜和使用者的移动终端同时连接到无线网络的接入点，连接到视觉训练***的云端，通过云端直接更新眼镜的软件***，下载最近的训练图片、视频和视觉训练游戏内容，并将训练结果直接上传到云端的数据库中，进行交互数据传输。

8.根据权利要求6所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的与移动终端交互通讯***中带专用App操控软件的移动终端具有操控所述的视觉失调监测及康复训练用眼镜各种功能的按键开关，且具有进行有关视觉健康检查包括视力和色盲色弱检查检测以及弱视训练、假性近视训练的视觉康复训练功能的软件程序模块和图片及视频。

9.根据权利要求8所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的视觉康复训练功能的软件程序模块是通过虚拟立体场景实现的不同距离视力表，以及可上下、前后、左右不同方位不同色彩移动或变动位置与方位取向的图标和物体所进行的互动式内容和游戏。

10.根据权利要求1所述的基于数字智能虚拟三维立体影像技术的视觉失调监测及康复训练用眼镜，其特征在于，所述的电源***为一电压为3.7伏-12伏的可充放电锂电池组。