智能视觉功能训练方法及训练仪转让专利
申请号 : CN201610146818.3
文献号 : CN105832502B
文献日 : 2018-01-02
发明人 : 伍卫东
申请人 : 广东卫明眼视光研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种智能视觉功能训练仪,其特征在于,包括:
人体传感器,其置于训练者的正前方,用于捕获训练者的肢体动作;
球拍传感器,其设置于球拍上,用于捕获训练者的击球动作;
存储器,其用于存储标准肢体动作和标准击球动作;
处理器,其与所述存储器集成设置,所述处理器的输入端与所述人体传感器电联接,与所述球拍传感器无线连接,所述处理器包括:输入模块,其用于获取训练者的视力值、色弱程度、球类运动名称和训练方式;
第一图像生成模块,其与所述输入模块连接,用于根据所述输入模块获取的球类运动名称和训练方式,生成相应的虚拟球类运动交互场景;
立体色觉训练模块,其分别与所述输入模块和所述第一图像生成模块连接,用于根据所述输入模块获取的色弱程度,在所述相应的虚拟球类运动交互场景中的的挡网和/或对方的场地后方生成立体色觉训练场景,所述立体色觉训练场景由多组虚拟发光体组成;
视力训练模块,其分别与所述输入模块和所述第一图像生成模块连接,用于根据所述输入模块获取的视力值自动调整相应的虚拟球类运动交互场景中球的大小;
采集模块,其分别与所述人体传感器和所述球拍传感器连接,用于获取训练者的肢体动作和击球动作;
控制模块,其分别与所述存储器和所述采集模块连接,用于将获取的所述肢体动作和所述击球动作分别与存储器中的标准肢体动作和标准击球动作进行对比,生成肢体动作控制命令和击球动作控制命令;
第二图像生成模块,其分别与所述第一图像生成模块和所述控制模块连接,用于在所述相应的虚拟球类运动交互场景中生成虚拟人偶击球情景;
其中,所述立体色觉训练模块还与所述控制模块连接,用于根据所述肢体动作控制命令和所述击球动作控制命令控制立体色觉训练场景中相应的虚拟发光体的发光或熄灭,以使训练者在模拟击球过程中,眼睛自动跟随虚拟发光体的灯光运动,进行视觉训练;
显示器,其与所述处理器的电联接,用于输入训练者的视力值、色弱程度、球类运动名称和训练方式,以及显示虚拟球类运动交互场景、虚拟人偶击球情景和立体色觉训练场景。
2.如权利要求1所述的智能视觉功能训练仪,其特征在于,所述人体传感器,还用于捕获训练者的体型及所处场地位置;所述处理器,还包括,比例调整模块,其用于根据所述人体传感器捕获的训练者体型及所处场地位置,调整所述第一图像生成模块生成的虚拟球类运动交互场景中球场或球桌的比例。
3.如权利要求1所述的智能视觉功能训练仪,其特征在于,虚拟发光体能独立显示红、绿、黄三种颜色。
4.如权利要求1所述的智能视觉功能训练仪,其特征在于,所述多组虚拟发光体为六组,任一一组的虚拟发光体均位于与虚拟球类运动交互场景中球场或球桌的宽度方向平行的同一竖直平面内,且相邻两组虚拟发光体沿球场或球桌的宽度方向的间距为5-20mm,长度方向的间距为5-30mm。
5.如权利要求4所述的智能视觉功能训练仪,其特征在于,任一一组虚拟发光体包括多个虚拟发光体,其间隔设置,形成长方形,且所述长方形的长度为虚拟球类运动交互场景中球场或球桌宽度的2/3-3/4。
6.如权利要求1所述的智能视觉功能训练仪,其特征在于,所述人体传感器,其包括RGB彩色摄像头、红外发射器和红外传感器。
7.如权利要求1所述的智能视觉功能训练仪,其特征在于,所述球拍传感器,其包括加速度传感器、方向传感器、陀螺仪传感器、重力传感器、线性加速度传感器和/或旋转矢量传感器。
说明书 :
智能视觉功能训练方法及训练仪
技术领域
背景技术
训练功能的乒乓球台,申请号为:201410193655.5,其提供了一种在健身的同时,可对人眼
眼肌、色觉进行视觉功能训练,且趣味性和娱乐性强的乒乓球台,但该乒乓球台大部分都采
用实物装置,通过该乒乓球台进行视觉训练需要有一定的乒乓球技术基础,否则训练过程
会难以连续进行,训练效率和效果都将大打折扣,此外对于儿童而言,长期单调的乒乓球运
动显得枯燥乏味,使孩子们难以坚持锻炼,影响了训练进度,甚至使孩子们产生抵抗心理。
发明内容
择自己喜爱的运动游戏和训练方式,使训练过程更加有趣,保证了训练进度,提高了训练效
果,此外,在进行视觉训练的同时还可提高训练者的手、脑协调能力,故本发明具有较高的
商业开发价值和较好的市场前景。
述立体色觉训练场景由多组虚拟发光体组成;
对比,获得肢体动作控制命令和击球动作控制命令;
觉训练模块控制立体色觉训练场景中相应的虚拟发光体的发光或熄灭,并在显示模块中显
示,以使训练者在模拟击球过程中,眼睛自动跟随虚拟发光体的灯光运动,进行视觉训练。
平面内,且相邻两组虚拟发光体沿球场或球桌的宽度方向的间距为5-20mm,长度方向的间
距为5-30mm。
或对方的场地后方生成立体色觉训练场景,所述立体色觉训练场景由多组虚拟发光体组
成;
作控制命令和击球动作控制命令;
灭,以使训练者在模拟击球过程中,眼睛自动跟随虚拟发光体的灯光运动,进行视觉训练;
场景。
的训练者体型及所处场地位置,调整所述第一图像生成模块生成的虚拟球类运动交互场景
中球场或球桌的比例。
面内,且相邻两组虚拟发光体沿球场或球桌的宽度方向的间距为5-20mm,长度方向的间距
为5-30mm。
宽度的2/3-3/4。
球动作等多维通道,训练者在一定范围内对普通显示器发出指令即可实现交互效果,使训
练过程更加有趣;
色弱程度,调整游戏场景中球的大小和立体色觉训练场景中虚拟发光体的位置以及光的变
换,实现视觉功能训练定制化,满足不同视觉的训练者的训练需求,显著提高了训练效果;
高视力和色觉;
附图说明
具体实施方式
向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,
并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因
此不能理解为对本发明的限制。
设备对训练者的双眼进行自动检测读取,球类运动名称和训练方式是训练者通过显示模块
输入;
和网球,训练方式包括单人-单机对战、双打合作和联机对战等,如训练者选取乒乓球、单
人-单机对战,则第一图像生成模块乒乓球单人-单机对战的虚拟乒乓球运动交互场景并通
过显示模块显示;
中,所述立体色觉训练场景60由多组虚拟发光体61组成;色弱程度与立体色觉训练场景中
虚拟发光体的位置一一对应,根据训练者的色弱程度,立体色觉训练模块自动生成对应的
立体色觉场景,色弱程度由轻微到重度变化时相应的虚拟发光体的间距逐渐增大;
力越差球越大;
行对比,获得肢体动作控制命令和击球动作控制命令;标准肢体动作和标准击球动作可以
是训练者通过学习模式自定义设置,也可以是存储模块默认设置;
体色觉训练模块3控制立体色觉训练场景60中相应的虚拟发光体61的发光或熄灭,并在显
示模块9中显示,以使训练者在模拟击球过程中,眼睛自动跟随虚拟发光体61的灯光运动,
进行视觉训练;立体色觉模块每接收一次肢体动作控制命令和击球动作控制命令就控制立
体色觉场景中的虚拟发光体进行一次灯光变换,变换内容为与色弱程度相对应的立体色觉
虚拟灯光墙,变换方式为顺次变换或随机变换,立体色觉虚拟灯光墙为立体色觉训练模块
默认设置。
灯光变换要求。
的同一竖直平面内,且相邻两组虚拟发光体61沿球场或球桌的宽度方向的间距为5-20mm,
长度方向的间距为5-30mm;设置六组虚拟发光体,且相邻两组虚拟发光体交错设置,使立体
色觉训练场景中虚拟发光体相对于训练者远近交错设置,配合虚拟发光体灯光的变换,有
利于提高视觉训练效果。
进行运算处理后生成相应的游戏场景,或接收训练者输入的信息并将该信息与存储器存储
的标准信息进行对比处理后生成相应的游戏场景;
羽毛球和网球,训练方式包括单人-单机对战、双打合作和联机对战等,如训练者选取乒乓
球、单人-单机对战,则第一图像生成模块乒乓球单人-单机对战的虚拟乒乓球运动交互场
景;
的挡网和/或对方的场地后方生成立体色觉训练场景60,所述立体色觉训练场景60由多组
虚拟发光体61组成;色弱程度与立体色觉训练场景中虚拟发光体的位置一一对应,根据训
练者的色弱程度,立体色觉训练模块自动生成对应的立体色觉场景,色弱程度由轻微到重
度变化时相应的虚拟发光体的间距逐渐增大;
视力值与球的大小一一对应,视力越好球越小,视力越差球越大;
成肢体动作控制命令和击球动作控制命令;
发光或熄灭,以使训练者在模拟击球过程中,眼睛自动跟随虚拟发光体61的灯光运动,进行
视觉训练;训练者在训练时,立体色觉模块每接收一次肢体动作控制命令和击球动作控制
命令就控制立体色觉场景中的虚拟发光体进行一次灯光变换,变换内容为与色弱程度相对
应的立体色觉虚拟灯光墙,包括灯光闪烁、灯光成像图案变换、定点跳灯、隔点跳灯、顺时针
旋转变换、逆时针旋转变换等,变换方式为顺次变换或随机变换,立体色觉虚拟灯光墙为立
体色觉训练模块默认设置,灯光成像图案为动物图案、数字图案和水果图案中的一种或几
种;
训练场景。
练,保证了训练进度;处理器可根据训练者的视力值和色弱程度自动调整游戏场景中球的
大小和立体色觉训练场景的设置,使训练更具针对性,提高了训练效果;训练者在模拟击球
的过程中,眼睛可自动跟随游戏场景中的球的远近运动而运动,训练了眼肌的调节力和调
节幅度,同时,训练者每进行一次击球,游戏场景中的立体色觉虚拟灯光墙就进行一次灯光
变换,灯光变换包括灯光闪烁、灯光成像图案变换、定点跳灯、隔点跳灯、顺时针旋转变换、
逆时针旋转变换等,通过灯光变换刺激并唤醒训练者的视细胞,提高训练者的视力和色觉,
同时,训练者在模拟击球的同时还可锻炼身体,提高训练者的手、脑协调能力;模拟击球过
程中,处理器还可根据训练者的击球成绩,自动生成“你真棒!”、“加油、加油!”“成功贵在坚
持”、“再战一局”等趣味影像资讯并通过显示器显示,进一步增加了训练过程的趣味性。本
发明的智能视觉功能训练仪具视觉训练、健身、娱乐于一体,具有较高的商业开发价值和较
好的市场前景。
所述人体传感器40捕获的训练者体型及所处场地位置,调整所述第一图像生成模块42生成
的虚拟球类运动交互场景中球场或球桌的比例。如虚拟交互场景为模拟打乒乓球时,根据
人体传感器检测到人体的身高、手长等情况,处理器自动调整成像球桌的大小及高度,以实
现玩游戏过程的个性化,且检测身体高度与球桌大小模式相互匹配,例如:1.75米身高者使
用该设备,则设定相对应的球桌国际标准是:乒乓球台规格:长2740×宽1525mm、台高:
760mm、网宽1.83米、网高0.1525米(按国标要求设定标准模式),如果打球者是1.30米身高
者使用该设备,内置相对应的球桌就发生相应的改变,内置球桌按相应的比例适当随着身
高的缩小而缩小,则此时球桌的规格调整为:乒乓球台规格:长2035×宽1133mm、台高:
490mm、网宽1.36米、网高0.1133米,其他身高者如此类推。
虚拟发光体的灯光变换要求。
同一竖直平面内,且相邻两组虚拟发光体61沿球场或球桌的宽度方向的间距为5-20mm,长
度方向的间距为5-30mm;设置六组虚拟发光体,且相邻两组虚拟发光体交错设置,使立体色
觉训练场景中虚拟发光体相对于训练者远近交错设置,配合虚拟发光体灯光的变换,有利
于提高视觉训练效果。
球场或球桌宽度的2/3-3/4,设置长方形长度为球场或球桌宽度的2/3-3/4可以在虚拟发光
体相对于训练者远近交错设置的基础上,最大限度的利用球场或球桌的空间,使虚拟发光
体的位置均位于训练者的最佳视线范围内,提高视觉训练效果。
感器,Kinect体感器是一款体感外设,其设有用于捕获训练者肢体动作的RGB彩色摄像头、
用于生成代表周围环境的景深图像的红外发射器及红外传感器,其中景深图像采用光编码
技术,通过连续的近红外线对测量空间进行编码,经过红外传感器得到编码的光线,将数据
传递给晶片进行运算解码,得到的具有深度的图像,该传感器利用黑白光谱来感知环境,纯
黑代表无穷远,纯白代表无穷近,黑白间的灰色地带对应物体到传感器的物理距离,它收集
视野范围内的每一点,并形成一幅代表周围环境的景深图像,传感器以30帧/s的速度生成
深度图像流,实时3D再现周围环境,能进行人物识别与骨骼节点跟踪,或手势识别甚至面部
表情识别等,可实现训练者肢体动作捕获以及训练者体形、所处场地位置检测。
低;
器;该球拍传感器可捕获的击球动作包括但不限于普通击球模拟、旋转击球模拟等各种击
球方式的模拟,使击球效果多样,训练更加接近实战。
实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的图例。