RU2522968C1 - Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user - Google Patents

Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user Download PDF

Info

Publication number
RU2522968C1
RU2522968C1 RU2013113244/14A RU2013113244A RU2522968C1 RU 2522968 C1 RU2522968 C1 RU 2522968C1 RU 2013113244/14 A RU2013113244/14 A RU 2013113244/14A RU 2013113244 A RU2013113244 A RU 2013113244A RU 2522968 C1 RU2522968 C1 RU 2522968C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
screen
user
distance
spine
eyes
Prior art date
Application number
RU2013113244/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Петрович Рытик
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕРЕС-24"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕРЕС-24" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕРЕС-24"
Priority to RU2013113244/14A priority Critical patent/RU2522968C1/en
Priority to PCT/RU2013/000775 priority patent/WO2014158055A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2522968C1 publication Critical patent/RU2522968C1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116—Determining posture transitions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077—Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0484—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] for the control of specific functions or operations, e.g. selecting or manipulating an object, an image or a displayed text element, setting a parameter value or selecting a range
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30—Anatomical models
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/20—Workers
    • A61B2503/24—Computer workstation operators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method includes using software to record the normal vertical position of the spine of the user; deviation of the spinal position from the normal position thereof by an allowable value; correcting the spinal position by returning the spine to the normal vertical position. The normal vertical position of the spine of the user is recorded using a built-in frontal video camera with subsequent transmission of the video image to the software of the computer. The software and the video camera determine the projection of the distance between the centres of eyes recorded on the video image for a comfortable distance between the user and the computer screen, which is not less than twice the diagonal of the screen. The video camera records the behaviour of change in the projection of the distance between the centres of the eyes in a frame over time. If the distance between the user and the computer screen is less than twice the diagonal of the screen, a warning is displayed on the screen. The warning is the display of visual effects on the screen image and/or sound and/or vibration signals. The shorter the distance between the user and the screen, the more intense the visual effects in the form of screen blur and/or sound and/or vibration signals. The visual effect used to allow the user to detect change in the distance between the centres of eyes in the frame projection is screen darkening and/or an animated image. After 30 minutes of operation of the software, a message is displayed on the screen indicating the need for a break and eye resting and eye relaxing exercises or a recommendation for a 5 minute break is displayed, after which the visual effect on the screen and further signals are turned off. To save hardware and software resources, an algorithm for breaking down a video sequence into a series of frames is used with subsequent analysis of only one in five frames.
EFFECT: method enables to prevent eye fatigue and simultaneous bending of the spine of the user by maintaining a safe distance from the screen to the eyes of the person.
4 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области эргономики, психологии труда, медицине и может быть использовано для диагностики функционального состояния человека, для оценки психоэмоционального состояния, а также может быть применено в производственных условиях и в быту, для экспресс-диагностики водителей.The invention relates to the field of ergonomics, labor psychology, medicine and can be used to diagnose a functional state of a person, to assess the psycho-emotional state, and can also be used in a work environment and at home, for express diagnostics of drivers.

Известен СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ СУТУЛОСТИ СПИНЫ, ИСКРИВЛЕНИЯ ПОЗВОНОЧНИКА, ДЕФОРМАЦИИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ, ТРАВМ ШЕЙНОГО ОТДЕЛА У ЧЕЛОВЕКА, РАБОТАЮЩЕГО С МОНИТОРОМ КОМПЬЮТЕРА (см. заявку на патент РФ №2006130199, МПК А61Н 1/00), заключающийся в том, что для получения возможности самостоятельного зрительного контроля положение головы, корпуса туловища, осанки и позы во время работы с компьютером, выше верхней границы экрана монитора устанавливается зеркальный отражающий элемент, обладающий способностью показать человеку отражение его лица в одном поле зрения вместе с экраном монитора, и дающий этим человеку возможность постоянно зрительно контролировать положение головы и корректировать свою осанку, не прерывая работу.The METHOD FOR PREVENTION AND PREVENTION OF THE BACK OF THE BACK OF THE BACK, CURVING OF THE SPINE, DEFORMATION OF THE BREAST CELL, INJURIES OF THE CERVICAL DEPARTMENT IN A HUMAN OPERATING WITH A MONITOR OF A COMPUTER (see. independent visual control the position of the head, body, posture and posture while working with a computer, a mirror reflecting element is installed above the upper border of the monitor screen, which has the ability to show a person its reflection faces in the same field of view along with the monitor screen, and giving this person the ability to constantly visually monitor the position of the head and adjust their posture without interrupting work.

Однако данный способ не имеет защиты от игнорирования пользователем экрана, что делает метод субъективным и формальным.However, this method does not have protection against user ignoring the screen, which makes the method subjective and formal.

Известен СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ (см. патент РФ на ИЗ №2444978, МПК А61В 3/024). Техническим результатом является описание рабочих характеристик глаза в различных областях поля зрения человека. Каждое оценочное изображение содержит взнос, по меньшей мере, двух элементов, выбранных из списка, содержащего: базовое изображение, тестовое изображение, шумовое изображение, и множество оценочных изображений, сформированных из базового изображения. Человек может определить видит ли оно тестовое изображение в оценочном изображении, и процессор данных дополнительно выполнен так, чтобы оценивать отклики человека так, чтобы предоставлять показания внутреннего шума и одного или более из зрительной эффективности и зрительной чувствительности как функции положения в поле зрения человека.Known METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE ATTENUATION OF VISUAL PERFORMANCE (see RF patent for IZ No. 2444978, IPC АВВ 3/024). The technical result is a description of the performance characteristics of the eye in various areas of the human field of vision. Each evaluation image contains a contribution of at least two elements selected from a list comprising: a base image, a test image, a noise image, and a plurality of evaluation images formed from the base image. A person can determine whether he sees the test image in the evaluation image, and the data processor is further configured to evaluate the responses of the person so as to provide indications of internal noise and one or more of visual effectiveness and visual sensitivity as a function of position in the person’s field of vision.

Однако данный способ не учитывает мотивацию пользователя и тем более не позволяет проводить опенку усталости глаз без отрыва от процесса работы или отдыха у экрана.However, this method does not take into account the motivation of the user and, moreover, does not allow the assessment of eye fatigue without interruption from the process of work or rest at the screen.

Известен СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ОСАНКИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ОСАНКИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА (см. патент РФ на ИЗ №2317043, МПК А61В 5/1), заключающийся в том, что для коррекции осанки пользователя на поверхности пользователя, обращенной к цифровой камере, закрепляют метку или маркер. Определяют посредством цифровой камеры и программных средств положение метки или маркера, соответствующее нормальному вертикально ориентированному положению позвоночника пользователя, отклонению положения позвоночника пользователя от нормального вертикально ориентированного положения на допустимую величину, отклонению положения позвоночника от нормального вертикально ориентированного положения на недопустимую величину. При отклонении положения позвоночника от нормального вертикально ориентированного положения на недопустимую величину блокируют работу программного средства на основе показаний цифровой камеры. Разблокирование программного средства осуществляют коррекцией положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение или положение, при котором отклонение позвоночника соответствует допустимой величине, также на основании показаний цифровой камеры.The METHOD FOR CORRECTION OF THE USER'S POSITION OF A PERSONAL COMPUTER AND A DEVICE FOR CORRECTION OF THE USER'S POSTURE OF A PERSONAL COMPUTER (see RF patent for IZ No. 2317043, IPC А61В 5/1), which consists in the fact that to correct the user's posture on the surface pin a tag or marker. The position of the mark or marker corresponding to the normal vertically oriented position of the user's spine, the deviation of the position of the user's spine from the normal vertically oriented position by an acceptable value, the deviation of the position of the spine from the normal vertically oriented position by an invalid value is determined using a digital camera and software. If the position of the spine deviates from the normal vertically oriented position by an unacceptable value, the operation of the software is blocked based on the readings of a digital camera. Unlocking the software is carried out by correcting the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position or a position in which the deviation of the spine corresponds to an acceptable value, also based on the readings of a digital camera.

Однако данный способ имеет ограничение, связанное с необходимостью установки метки на коже пользователя. Кроме того, исключена возможность работы при разном уровне освещенности и без дополнительной подстройки цифровой камеры.However, this method has a limitation associated with the need to set labels on the skin of the user. In addition, the possibility of working at different levels of illumination and without additional adjustment of the digital camera is excluded.

Наиболее близким к заявляемому решению является СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ОСАНКИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ОСАНКИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА (см. патент РФ на ИЗ №2317042 МПК A61F 5/00, А61В 5/11), характеризующийся тем, что предварительно фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя, отклонение положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину посредством датчика, который закрепляют на одежде пользователя и электрически сообщают с системным блоком с возможностью взаимодействия с программными средствами, с которыми взаимодействует пользователь посредством средств управления, а затем производят коррекцию положения позвоночника путем его возврат в нормальное вертикально ориентированное положение, причем фиксацию отклонения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину осуществляют путем блокирования работы программного средства посредством датчика, а коррекцию положения позвоночника осуществляют путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение в результате разблокирования работы программного средства посредством датчика.The closest to the claimed solution is the METHOD FOR CORRECTION OF THE USER'S POSITION OF A PERSONAL COMPUTER AND A DEVICE FOR CORRECTION OF THE USER'S POSTURE OF A PERSONAL COMPUTER (see RF patent for FROM No. 2317042 IPC A61F 5/00, A61B 5/11, vertically fixed that is normal, position of the user's spine, deviation of the position of the spine from its normal position by an unacceptable value by means of a sensor that is mounted on the user's clothing and is electrically communicated with with a stem unit with the ability to interact with software that the user interacts with using the controls, and then correct the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position, and fixing the deviation of the spine from its normal position by an unacceptable amount is carried out by blocking the operation of the software by sensor, and the correction of the position of the spine is carried out by returning it to the normal vertical but oriented position by unlocking operation by means of a software sensor.

Данный способ осуществляется с помощью устройства, которое содержит модули персонального компьютера, сообщенные друг с другом - системный блок, подключенный к источнику электрической энергии, с программными средствами и со средствами записи, хранения, воспроизведения и уничтожения информации, средство управления, жидкокристаллический дисплей и датчик для определения нормального вертикально ориентированного положения позвоночника пользователя, отклонения положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину, причем датчик закреплен на одежде пользователя, электрически сообщен с системным блоком с возможностью взаимодействия с программными средствами, с которыми взаимодействует пользователь посредством средств управления, и блокирования работы программного средства в случае отклонения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину и с возможностью разблокирования программного средства при коррекции положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение.This method is carried out using a device that contains personal computer modules communicated with each other - a system unit connected to an electric energy source, with software and with means for recording, storage, playback and destruction of information, a control tool, a liquid crystal display and a sensor for determining the normal vertically oriented position of the user's spine, deviation of the position of the spine from its normal position by an unacceptable amount moreover, the sensor is mounted on the user's clothing, is electrically connected with the system unit with the possibility of interacting with software that the user interacts with by means of control, and blocking the operation of the software in case the spine deviates from its normal position by an unacceptable amount and with the possibility of unlocking the software when correcting the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position.

Недостатком прототипа является необходимость закрепления на человеке датчика. Это в свою очередь накладывает ограничение на потенциальную аудиторию пользователей (так, например, использование датчиков предполагает ограничение движений и, соответственно, затрудняет реализацию способа с детьми, выдвигает ряд требований к одежде и самому датчику).The disadvantage of the prototype is the need to fix the sensor on a person. This, in turn, imposes a restriction on the potential audience of users (for example, the use of sensors involves restricting movements and, therefore, complicates the implementation of the method with children, puts forward a number of requirements for clothes and the sensor itself).

Задачей настоящего решения является создание способа исследования и оценки усталости глаз пользователя компьютера, позволяющего предотвратить усталость глаз и, одновременно, искривление позвоночника пользователя путем поддержания безопасного расстояния от экрана до глаз человека.The objective of this solution is to create a method for studying and evaluating eye fatigue of a computer user, which helps to prevent eye fatigue and, at the same time, curvature of the user's spine by maintaining a safe distance from the screen to the human eye.

Технический результат заключается в повышении достоверности оценки усталости глаз за счет определения оптимального расстояния от экрана до глаз человека.The technical result consists in increasing the reliability of the assessment of eye fatigue by determining the optimal distance from the screen to the eyes of a person.

Поставленная задача решается тем, что в СПОСОБЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОЦЕНКИ УСТАЛОСТИ ГЛАЗ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА, заключающемся в том, что предварительно с помощью программного средства фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя, отклонение положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину; производят коррекцию положения позвоночника путем его возврат в нормальное вертикально ориентированное положение; согласно заявляемому решению, нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя фиксируют встроенной фронтальной видеокамерой с последующей передачей видеоизображения на программный сервис компьютера; с помощью программы и видеокамеры определяют проекцию расстояния между центрами глаз, зафиксированное на видеоизображении при комфортном расстоянии между пользователем и экраном компьютера, которое составляет не менее 2-х диагоналей экрана; путем съемки видеокамерой регистрируют динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре во времени; если расстояние между пользователем и экраном компьютера составляет менее 2-х диагоналей экрана, выводят предупреждение на экран; в качестве предупреждения выводят наложение на изображение экрана визуальных эффектов и/или звуковых и/или вибросигналов; при этом чем меньше расстояние между пользователем и экраном, тем сильнее воздействие визуальных эффектов в виде размытия экрана и/или звуковых и/или вибросигналов.The problem is solved by the fact that in the METHOD FOR RESEARCH AND EVALUATION OF FATIGUE OF THE EYES OF THE USER OF A PERSONAL COMPUTER, which consists in the fact that previously using the software they fix the normal vertically oriented position of the user's spine, deviation of the position of the spine from its normal position by an unacceptable value; correct the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position; according to the claimed solution, the normal vertically oriented position of the user's spine is fixed by the integrated front-facing video camera with the subsequent transfer of the video image to the computer software service; using a program and a video camera determine the projection of the distance between the centers of the eyes, fixed on the video image at a comfortable distance between the user and the computer screen, which is at least 2 screen diagonals; by shooting with a video camera, the dynamics of changes in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame in time is recorded; if the distance between the user and the computer screen is less than 2 screen diagonals, a warning is displayed on the screen; as a warning, an overlay of visual effects and / or sound and / or vibration signals is displayed on the screen image; however, the smaller the distance between the user and the screen, the stronger the impact of visual effects in the form of blurring the screen and / or sound and / or vibration signals.

Кроме того, с целью самоконтроля пользователя при фиксации изменения расстояния между центрами глаз в проекции кадра в качестве визуального эффекта используют затенение экрана и/или изображение анимационных персонажей. После 30-минутной работы программы выводят на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз и выводят игровые расслабляющие упражнения для глаз или рекомендацию о перерыве на 5 минут, после чего визуальный эффект экрана и дополнительные сигналы выключают. Для экономии программно-аппаратного ресурса используют алгоритм разложения видеоряда на серию кадров с последующим анализом лишь каждого пятого кадра.In addition, for the purpose of user self-control when recording changes in the distance between the centers of the eyes in the projection of the frame, screen shading and / or the image of animated characters are used as a visual effect. After 30 minutes of work, the program displays a message about the need for a break and rest for the eyes and displays game relaxing exercises for the eyes or a recommendation for a break of 5 minutes, after which the visual effect of the screen and additional signals are turned off. To save hardware and software resources, an algorithm for decomposing a video sequence into a series of frames with the subsequent analysis of only every fifth frame is used.

Заявляемое решение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера, где позициями обозначены:The claimed solution is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a device for research and assessment of eye fatigue of a user of a personal computer, where the positions indicated:

1 - клавиатура,1 - keyboard

2 - дополнительная цифровая камера,2 - additional digital camera,

3 - экран,3 - screen

4 - фронтальная камера,4 - front camera

5 - инфракрасный прожектор,5 - infrared spotlight,

6 - системный блок.6 - system unit.

Сущность заявляемого решения заключается в следующем.The essence of the proposed solution is as follows.

Фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя встроенной фронтальной видеокамерой с последующей передачей видеоизображения на программный сервис компьютера. Для этого с помощью программы и видеокамеры определяют проекцию в кадре камеры расстояния между центрами глаз, зафиксированное при комфортном расстоянии между пользователем и экраном компьютера. Комфортное расстояние определяют, исходя из соблюдения условий: расстояние между пользователем и экраном должно быть наибольшим, и не менее 2 диагоналей экрана. Путем прерывистой съемки видеокамерой регистрируют динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре во времени. Отклонение положения позвоночника пользователя по отношению к экрану от нормального его положения на недопустимую величину определяют но изменению проекции расстояния между центрами глаз в кадре камеры. Соответственно судят об искривлении позвоночника. В этом случае с помощью программного обеспечения осуществляют наложение на изображение экрана визуального эффекта в виде размытия изображения и/или звуковых и/или вибросигналов и/или изображение анимационных персонажей. Определяют суммарное время нахождения лица в кадре камеры и соотносят его с заданным в настройках программы ограничением времени у экрана. После 30-минутной работы программы выводят на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз и выводят игровые расслабляющие упражнения для глаз или рекомендацию о перерыве на 5 минут, после чего визуальный эффект экрана и дополнительные сигналы выключаются.The normal vertically oriented position of the user's spine is recorded with the integrated front-facing video camera with the subsequent transfer of the video image to the computer software service. To do this, using the program and the video camera, the projection in the camera frame of the distance between the centers of the eyes, fixed at a comfortable distance between the user and the computer screen, is determined. Comfortable distance is determined on the basis of compliance with the conditions: the distance between the user and the screen should be the largest, and at least 2 diagonals of the screen. By intermittent shooting with a video camera, the dynamics of the change in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame in time is recorded. The deviation of the position of the user's spine in relation to the screen from its normal position by an unacceptable value is determined by the change in the projection of the distance between the centers of the eyes in the camera frame. Accordingly, the curvature of the spine is judged. In this case, using the software, a visual effect is superimposed on the screen image in the form of image blur and / or sound and / or vibration signals and / or image of animation characters. The total time spent by the person in the camera frame is determined and correlated with the screen time limit specified in the program settings. After 30 minutes of operation, the program displays a message about the need for a break and rest for the eyes and displays game relaxing exercises for the eyes or a recommendation for a break of 5 minutes, after which the visual effect of the screen and additional signals turn off.

Кроме того, с помощью программного обеспечения можно определять на видеоизображении симметрию между расстояниями от центра каждого глаза до переносицы, при появлении существенных отличий этих расстояний делают вывод об изменении угла поворота головы относительно экрана.In addition, with the help of software, it is possible to determine the symmetry on the video image between the distances from the center of each eye to the nose bridge, when significant differences appear, these distances make a conclusion about the change in the angle of rotation of the head relative to the screen.

Таким образом, заявляемое решение способствует осуществлению динамической обратной связи между положением пользователя у экрана и видеоизображением, фиксирующим изменение проекции расстояния между центрами глаз и переносицей в проекции кадра и изменение его осанки.Thus, the claimed solution contributes to the implementation of dynamic feedback between the user's position at the screen and the video image, fixing the change in the projection of the distance between the centers of the eyes and the nose in the projection of the frame and the change in its posture.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Для осуществления способа используют компьютер, фронтальную видеокамеру 4, интегрированную с корпусом компьютера, или дополнительную цифровую камеру 2, регистрирующую присутствие пользователя у экрана 3 компьютера. Видеоизображение движения пользователя, осанка, угол взгляда на экран анализируют с помощью специально разработанной программы. Для ввода изображения используют камеру (фронтальную интегрированную 4 или дополнительную цифровую 2) со скоростью работы не менее 30 кадров в секунду. Программа позволяет анализировать введенное в компьютер видеоизображение, проводит покадровую пороговую обработку видеопотока и запись осанки, времени у экрана, расстояния от экрана, угол взгляда, число ошибок ввода с клавиатуры. Для экономии программно-аппаратного ресурса используется алгоритм разложения видеоряда на серию кадров с последующим анализом лишь каждого пятого кадра, движущегося человека в режиме реального времени.To implement the method, a computer is used, a front-facing video camera 4, integrated with the computer case, or an additional digital camera 2, which registers the presence of a user at the computer screen 3. The video image of the user's movement, posture, viewing angle on the screen are analyzed using a specially designed program. To enter an image, use a camera (front integrated 4 or additional digital 2) with a speed of at least 30 frames per second. The program allows you to analyze the video image entered into the computer, performs frame-by-frame threshold processing of the video stream and records posture, screen time, distance from the screen, viewing angle, and the number of keyboard input errors. To save hardware and software resources, an algorithm for decomposing a video sequence into a series of frames is used, followed by analysis of only every fifth frame of a moving person in real time.

Встроенную фронтальную камеру устанавливают или активизируют так, чтобы ее ось была на уровне глаз человека, а объектив находился в одной плоскости с экраном. Дополнительно может быть установлена цифровая видеокамера, которую также направляют на человека. Закрепляют инфракрасный прожектор и направляют его на человека. Соединяют системный блок 6, клавиатуру 1, экран 3 компьютера, видеокамеры. В случае низкой освещенности надевают специальные очки с инфракрасными метками на краях оправы.The built-in front camera is mounted or activated so that its axis is at the level of human eyes and the lens is in the same plane with the screen. In addition, a digital video camera can also be installed, which is also aimed at a person. Fix an infrared spotlight and direct it to a person. Connect the system unit 6, keyboard 1, screen 3 of the computer, the camcorder. In the case of low light, wear special glasses with infrared marks on the edges of the frame.

Запускают фронтальную камеру и проверяют ее работоспособность. Запускают программу. Одновременно с запуском программы автоматически запускается сервис распознавания лица в кадре камеры. При первом запуске программа предлагает пользователю выбрать зарегистрированную учетную запись или завести новую и провести индивидуальную настройку параметров. В процессе настройки на экран выводят общепринятую в офтальмологии таблицу оценки зрения.Launch the front camera and check its performance. Run the program. Simultaneously with the launch of the program, the face recognition service in the camera frame automatically starts. At the first start, the program offers the user to select a registered account or create a new one and carry out individual settings. In the process of adjustment, the table of vision assessment generally accepted in ophthalmology is displayed.

Инструкция к настройке предлагает пользователю отстраниться от дисплея на максимально возможное, но комфортное для чтения всех строк таблицы оценки зрения расстояние (которое составляет не менее 2-х диагоналей экрана), и нажать на кнопку «ОК». Если все сделано правильно, программа заводит новую учетную запись с идентификационными данными пользователя. Далее программа скрывается в диспетчере задач и работает в фоновом режиме.The setup manual offers the user to move away from the display as far as possible, but comfortable for reading all the lines of the table of vision assessment distance (which is at least 2 screen diagonals), and click on the "OK" button. If everything is done correctly, the program starts a new account with user credentials. Next, the program hides in the task manager and runs in the background.

Если расстояние от глаз пользователя до экрана менее заданного при настройке, экран размывается и становится не читабельным, заставляя отодвинуться, то есть, чем больше отклонение пользователя от заданного положения, тем хуже изображение на экране. При этом не происходит отключения экрана, если отклонение больше критического. Таким образом реализуется эффект динамической обратной связи: пользователь корректирует собственное положение у экрана и тем самым улучшает видеоизображение. Кроме визуальных эффектов размытия/затенения экрана, программа предусматривает появление на экране анимированного персонажа, а также звуковые и вибросообщения. В случае игнорирования пользователем или при частом нарушении безопасного расстояния на экране появляется анимационный персонаж.If the distance from the user's eyes to the screen is less than the specified one during setup, the screen is blurred and becomes unreadable, forcing it to move away, that is, the greater the user’s deviation from the set position, the worse the image on the screen. In this case, the screen does not turn off if the deviation is more than critical. Thus, the effect of dynamic feedback is realized: the user adjusts his own position near the screen and thereby improves the video image. In addition to the visual effects of blurring / shading the screen, the program provides for the appearance of an animated character on the screen, as well as sound and vibration messages. In case of ignoring by the user or with frequent violation of the safe distance, an animated character appears on the screen.

Одновременно с запуском программы и только при наличии лица в кадре работает таймер общего времени пользования у экрана, по истечении его работы программа предложит сделать перерыв или серию игровых упражнений для глаз.Simultaneously with the launch of the program and only if there is a person in the frame, the timer for the total time of use at the screen works, after its work the program will offer to take a break or a series of game exercises for the eyes.

Пример конкретного осуществления способа.An example of a specific implementation of the method.

При осуществлении способа первоначально определяли комфортное расстояние между пользователем и экраном компьютера, при котором сохранялась возможность чтения строк настроечной таблицы экрана. При этом руководствовались также правилом, что расстояние от глаз до экрана должно быть: 2-3 диагоналей монитора, в случае дисплеев от 15 до 22 дюймов и не менее 30-50 см, в случае экранов меньшей диагонали. В большинстве случаев расстояние составляло 50 см между глазами и экраном, что соответствовало 15 относительных единиц для проекции расстояния между центрами глаз в видеокадре. То есть, зафиксированное видеокамерой нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя определено как безопасное для глаз и видеоизображение данного положения передано в программный сервис компьютера. Затем в фоновом режиме работы программы и режиме фотоаппарата камеры анализировался каждый пятый кадр, для которого фиксировали динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре. Если расстояние становилось более 20 относительных единиц, делали вывод о сокращении расстояния от глаз пользователя до экрана (меньше безопасного для глаз) и о соответствующем отклонении от вертикального положения. В этот момент с помощью программного обеспечения производили размытие экрана компьютера, которое может сопровождаться затенением экрана, а также звуковыми эффектами в виде стилизованных голосовых команд персонажа интерфейса программы или вибросигналами. В качестве визуальных эффектов могут быть также использованы анимационные изображения, выводимые на экран. Изменение на несколько относительных единиц проекции расстояния между центрами глаз в кадре соответствует в большинстве случаев отклонению позвоночника от вертикального положения на десять градусов.When implementing the method, the comfortable distance between the user and the computer screen was initially determined, at which the ability to read the lines of the screen adjustment table was maintained. At the same time, they were also guided by the rule that the distance from the eyes to the screen should be: 2-3 monitor diagonals, in the case of displays from 15 to 22 inches and at least 30-50 cm, in the case of screens of a smaller diagonal. In most cases, the distance was 50 cm between the eyes and the screen, which corresponded to 15 relative units for projecting the distance between the centers of the eyes in the video frame. That is, the normal vertically oriented position of the user's spine fixed by the video camera is defined as safe for the eyes and the video image of this position is transmitted to the computer software service. Then, in the background mode of the program and the camera mode of the camera, every fifth frame was analyzed, for which the dynamics of changes in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame was recorded. If the distance became more than 20 relative units, a conclusion was drawn about a reduction in the distance from the user's eyes to the screen (less safe for the eyes) and a corresponding deviation from the vertical position. At this point, using the software, the computer screen was blurred, which can be accompanied by a screen shading, as well as sound effects in the form of stylized voice commands of the character of the program interface or vibration signals. Animated images displayed on the screen can also be used as visual effects. A change in the distance between the centers of the eyes by several relative units of projection in the frame corresponds in most cases to a ten-degree deviation of the spine from the vertical position.

Аналогично с помощью программного обеспечения определяли на видеоизображении симметрию между проекциями расстояний от центра каждого глаза до переносицы, которые составляли по пятнадцать относительных единиц. При появлении существенных отличий этих расстояний на более чем 5 единиц делали вывод об изменении угла поворота головы относительно экрана. С помощью программного обеспечения фиксировали длительность изменения угла поворота головы относительно экрана и через 1 минуту выводили предупреждение на экран в виде визуальных эффектов.Similarly, using software, we determined the symmetry on the video image between the projections of the distances from the center of each eye to the nose bridge, which amounted to fifteen relative units. When significant differences of these distances by more than 5 units appeared, a conclusion was drawn about a change in the angle of rotation of the head relative to the screen. Using the software, the duration of the change in the angle of rotation of the head relative to the screen was recorded and after 1 minute a warning was displayed on the screen in the form of visual effects.

Дополнительно программным путем определяли линию плеч и относительно нее положение глаз во времени. При относительно ровном и вертикальном положении спины пользователя расстояние между центрами глаз и линией плеч составляло порядка 50 относительных единиц, при наклоне головы вперед расстояние уменьшалось, при этом делали вывод о неправильном положении шейного участка позвоночника. Если расстояние уменьшалось более чем на 10 единиц, через 1 минуту с помощью программного обеспечения производили затемнение или размытие экрана компьютера, которое сопровождалось также сообщениями персонажа интерфейса программы о коррекции осанки.Additionally, the shoulder line and relative to it the position of the eyes in time were determined by software. With a relatively flat and vertical position of the user's back, the distance between the centers of the eyes and the line of the shoulders was about 50 relative units, with the head tilted forward, the distance decreased, and a conclusion was made about the incorrect position of the cervical spine. If the distance was reduced by more than 10 units, after 1 minute, the computer screen was darkened or blurred using software, which was also accompanied by messages from the program interface character about posture correction.

Через 30 минут после начала работы программы выводили на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз, с предложением погасить экран на несколько минут или пройти игровые расслабляющие упражнения для глаз.30 minutes after the start of the program, a message was displayed on the screen about the need for a break and rest for the eyes, with a proposal to turn off the screen for a few minutes or undergo gaming relaxing exercises for the eyes.

Claims (4)

1. Способ одновременного предотвращения усталости глаз и искривления позвоночника пользователя при работе с персональным компьютером, заключающийся в том, что предварительно с помощью программного средства фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя, отклонение положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину; производят коррекцию положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение; отличающийся тем, что нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя фиксируют встроенной фронтальной видеокамерой с последующей передачей видеоизображения на программный сервис компьютера; с помощью программы и видеокамеры определяют проекцию расстояния между центрами глаз, зафиксированное на видеоизображении при комфортном расстоянии между пользователем и экраном компьютера, которое составляет не менее 2-х диагоналей экрана; путем съемки видеокамерой регистрируют динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре во времени; если расстояние между пользователем и экраном компьютера составляет менее 2-х диагоналей экрана, выводят предупреждение на экран; в качестве предупреждения выводят наложение на изображении экрана визуальных эффектов в виде размытия экрана и/или звуковых и/или вибросигналов; чем меньше расстояние между пользователем и экраном, тем сильнее воздействие визуальных эффектов в виде размытия экрана и/или звуковых и/или вибросигналов.1. The way to simultaneously prevent eye fatigue and curvature of the user's spine when working with a personal computer, which consists in the fact that previously using the software fixes the normal vertically oriented position of the user's spine, deviating the position of the spine from its normal position by an unacceptable amount; correct the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position; characterized in that the normal vertically oriented position of the user's spine is fixed by the integrated front-facing video camera with subsequent transmission of the video image to the computer software service; using a program and a video camera determine the projection of the distance between the centers of the eyes, fixed on the video image at a comfortable distance between the user and the computer screen, which is at least 2 screen diagonals; by shooting with a video camera, the dynamics of changes in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame in time is recorded; if the distance between the user and the computer screen is less than 2 screen diagonals, a warning is displayed on the screen; as a warning, an overlay of visual effects in the form of blurring the screen and / or sound and / or vibration signals is output on the screen image; the smaller the distance between the user and the screen, the stronger the effect of visual effects in the form of blurring the screen and / or sound and / or vibration signals. 2. Способ одновременного предотвращения усталости глаз и искривления позвоночника пользователя при работе с персональным компьютером по п.1, отличающийся тем, что с целью самоконтроля пользователя при фиксации изменения расстояния между центрами глаз в проекции кадра в качестве визуального эффекта используют затенение экрана и/или изображение анимационных персонажей.2. The method for simultaneously preventing eye fatigue and curvature of the user's spine when working with a personal computer according to claim 1, characterized in that for the purpose of self-control of the user when recording changes in the distance between the centers of the eyes in the projection of the frame, screen shading and / or image animated characters. 3. Способ одновременного предотвращения усталости глаз и искривления позвоночника пользователя при работе с персональным компьютером по п.1, отличающийся тем, что после 30-минутной работы программы выводят на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз и выводят игровые расслабляющие упражнения для глаз или рекомендацию о перерыве на 5 минут, после чего визуальный эффект экрана и дополнительные сигналы выключают.3. The method for simultaneously preventing eye fatigue and curvature of the user's spine when working with a personal computer according to claim 1, characterized in that after 30 minutes of operation the programs display a message about the need for a break and rest for the eyes and display game relaxing exercises for the eyes or a recommendation for a break of 5 minutes, after which the visual effect of the screen and additional signals are turned off. 4. Способ одновременного предотвращения усталости глаз и искривления позвоночника пользователя при работе с персональным компьютером по п.1, отличающийся тем, что для экономии программно-аппаратного ресурса используют алгоритм разложения видеоряда на серию кадров с последующим анализом лишь каждого пятого кадра, отображающего движущегося пользователя в режиме реального времени. 4. The method for simultaneously preventing eye fatigue and curvature of the user's spine when working with a personal computer according to claim 1, characterized in that to save the hardware and software resource, an algorithm for decomposing a video sequence into a series of frames is used, followed by analysis of only every fifth frame that displays a moving user in real time.
RU2013113244/14A 2013-03-25 2013-03-25 Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user RU2522968C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113244/14A RU2522968C1 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user
PCT/RU2013/000775 WO2014158055A1 (en) 2013-03-25 2013-09-05 Method for examining and assessing the eye fatigue of a personal computer user

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113244/14A RU2522968C1 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2522968C1 true RU2522968C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013113244/14A RU2522968C1 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2522968C1 (en)
WO (1) WO2014158055A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2812743C1 (en) * 2023-04-24 2024-02-01 Андрей Анатольевич Тарасов Method for determining safe distance from mobile phone screen to user's eyes

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113524182B (en) * 2021-07-13 2023-05-16 东北石油大学 Device and method for intelligently adjusting distance between person and screen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030218721A1 (en) * 1999-10-07 2003-11-27 Stern Roger A. System and method for optimal viewing of computer monitors to minimize eyestrain
RU2317043C1 (en) * 2006-07-14 2008-02-20 Михаил Федорович Мандрыгин Method of correction of pc user's bearing and device for correcting bearing of pc user
RU2444978C2 (en) * 2006-04-03 2012-03-20 Юниверсити Коллидж Кардифф Консалтентс Лтд Method and device for determination of visual performance weakening

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030218721A1 (en) * 1999-10-07 2003-11-27 Stern Roger A. System and method for optimal viewing of computer monitors to minimize eyestrain
RU2444978C2 (en) * 2006-04-03 2012-03-20 Юниверсити Коллидж Кардифф Консалтентс Лтд Method and device for determination of visual performance weakening
RU2317043C1 (en) * 2006-07-14 2008-02-20 Михаил Федорович Мандрыгин Method of correction of pc user's bearing and device for correcting bearing of pc user

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МОРГАЛЕВ Ю. Н. и др. Повышение устойчивости организма к неблагоприятным факторам при работе на компьютере. Мет. рекомендации, Томск, 2011, С. 17,20. БОЛЬШАКОВА В. А. Оценка влияния условий труда на функциональное состояние органа зрения пользователей персональных электронно-вычислительных машин. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. к. м. н., М., 2005 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2812743C1 (en) * 2023-04-24 2024-02-01 Андрей Анатольевич Тарасов Method for determining safe distance from mobile phone screen to user's eyes

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014158055A1 (en) 2014-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230118575A1 (en) Computerized refraction and astigmatism determination
US20240148244A1 (en) Interactive system for vision assessment and correction
US10398304B2 (en) Computerized testing and determination of a visual field of a patient
JP6774136B2 (en) Methods and systems for automatic vision diagnosis
US10281980B2 (en) System and method for eye-reactive display
CN103439801A (en) Eyesight protection imaging device and method
JP2017522104A (en) Eye state determination system
US20180184899A1 (en) System and method for detection and monitoring of a physical condition of a user
RU2522968C1 (en) Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user
US20240164672A1 (en) Stress detection
WO2023283161A1 (en) Enhanced meditation experience based on bio-feedback
JP2011083379A (en) Unit and program for evaluating resistance to visually induced motion sickness
US10503252B2 (en) System and method for eye-reactive display
US20230359273A1 (en) Retinal reflection tracking for gaze alignment
WO2023196186A1 (en) Improved systems and methods for testing peripheral vision
KR20230013833A (en) Apparatus for measuring visual acuity using eye tracking and spatial frequency and method thereof
WO2016150777A1 (en) Anti-myopia training eyeglasses

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150326