Устройство для измерения координат точек фиксации взгляда оператора Советский патент 1984 года по МПК A61B3/14 

2. Устройство по no.n.J., о тличающееся тем, что блок сканирования светового пучка вклю1090333

чает узел формирования горизонтальной и вертикальной полосы-метки, связанный с коммутатором.

1 ..УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ТОЧЕК ФЖСАЦИИ ВЗГЛЯДА ОПЕРАТОРА, включающее блок определения углов поворота глаз, экран и оптико-электронную систему восприятия экрана с фотоприемником, о тличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерения, устройство содержит источник излучения с блоком сканирования светового пучка по поверхности экрана, два параллельных контура определения положения метки на экране, включающих последовательно соединекные датчик положения, функциональный преобразователь и блок памяти, при этом к входу фотоприемника оптикоэлектронной системы восприятия экрана подключен через электронный преобразователь блок определения углов поворота глаз, а его вьосод через видеоблок и коммутатор - к памяти. световая полоса fzopu3&ffmajr6 неаг) С етовехя полоса foepm

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к технике для изучения зрительной деятельности человека.

Известно устройство для регистрацин точек фиксации взгляда (ТФВ )

оператора, содержащее источник света для образования роговичного блика, спектроделитель, оптическую систему и регистратор положения блика СП

Однако это устройство требует жесткой фиксации головы относительно объекта наблюдения, например экрана.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок определения углов поворота глаза (УПГ ) с и-гочником света и телевизионной камерой, воспринимающей блик на роговице, и телевизионную камеру, распо ложенную на голове оператора и форми рующую изображение фрагмента объекта наблюдения, например экрана, на кОто рое накладывается маркер УПГ, соответствуюпцда координатам роговичного блика. Координаты ТФВ определяются визуально по взаимному расположение маркера УПГ и элементов фрагмента экрана на суммарном изображении

Недостатком известного устройства является большая продолжительность процесса определения координат ТФВ ввиду того, что оно дает лишь визульную информацию о ТФВ на экране, регист ируемую на магнитной ленте и допускающую только ручную покадровую обработку суммарного изображения. Тем самым исключается возможность автоматической обработки результатов исследования зрительной деятельности оператора в реальном масштабе времени.

Цель изобретения - сокращение времени измерения координат ТФВ оператора.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения координат точек фиксации взгляда оператора, включающее блок определения угло поворота глаз, экран и оптико-электронную систему восприятия экрана с фотоприемником, содержит источник излучения с блоком сканирования светового пучка по поверхности экрана, два параллельных контура определения положения метки на экране, включающих последовательно соединенные датчик положения, функциональный преобразователь и блок памяти, при этом к входу фотоприемника оптико-электронной системы восприятия экрана подключен через электронный преобразователь блок определения углов поворота глаз, а его выход через видеоблок и коммутатор - к блоку памяти.

Кроме того, блок сканирования светового пучка включает узел формирования горизонтальной и вертикальной полосы-метки, связанной с коммутатором .

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения координат ТФВ оператора..

Устройство содержит источник 1 излучения с блоком сканирования светового пучка по поверхности экрана 2 датчики 3, 4 положения пучка и узел формирования на экране движущихся , горизонтальной и вертикальной световых полос-меток. На голове оператора размещаются объектив 6 оптико-электронной системы восприятия экрана, ос котброго посредством спектрод лителя 7 совмещена с осью глаза в его нейтральном положении и датчик 8 углов поворота глаза.

Регистрирующая часть устройства содержит функциональные преобразователи 9j 10 углового положения пучка в .координаты светового пятна-метки на экране и блоки П, 12 памяти обеих координат, связанные через .коммутатор 13 и видеоблок 14 с фотоприемником 15 оптико-электронной сиетемы восприятия экрана и с электрон ным преобразователем 16-УПГ. Устройство работает следующим образом. Источник 1 излучения с блоком сканирования, закрепленные неподвиж но, формируют пучок света, который создает на экране 2 движущееся пятн рассеяния - метку,В процессе сканирования датчики 3, 4 непрерывно выдают сигналы углового положения све тового пучка, которые преобразуются в сигналы, пропорциональные декарто вым координг там метки на экране 2, двумя функциональными преобразователями 9, 10, функция преобразован которых фиксирована для данного вза имного расположения экрана 2 и источника излучения 1. Информация о координатах светового пятна-метки на экране 2 с преобразователей 9, 10 непрерывно поступает на информационные входы блоков 11, 12 памяти координат, но запоминается она только в момент появления командного сигнала на ком мутатор 13 от видеоблока 14 оптикоэлектронной системы 6,15, 14 воспри тия экрана. Это происходит следующим образом. При данном положении головы оператора относительно экрана 2 объектив 6воспринимает определенный фрагмент экрана с угловыми размерам порядка 30°. Если глаз оператора находится в нейтральном положении, то он фиксирует взглядом центр этог фрагмента. При фиксации взглядом произвольной точки в пределах фраг мента глаз поворачивается на соответствующий угол, измеряемый с помощью датчика 8 и электронного преобразователя 16 УПГ. Объектив 6 и оптически связанный с ним фотоприем ник 15 образуют оптико-электронную систему, которая является узкоуголь ной (угол зрения порядка 1 1 ввиду того, что фотоприемник 15 имеет апертуру малых размеров, например вырезывающее отверстие диссектора диаметром 0,1 мм, При этом ось зрения оптико-элект ронной системы может отклоняться в .пределах угла зрения объектива 6 в зависимости от положения апертуры фотоприемника 15, вследствие чего система воспршшмает малую зону на экране 2 (с угловыми размерами поря ка J f в пределах области восприятия объектива 6. В качестве фотоприемника 15 с управляемой апертурой может быть использован диссектор с отклоняющей электромагнитной системой. Сигналы с выхода электронного преобразователя I6,пропорциональные ЗИГ,перемещают апертуру фотоприемника 15 так что ось зрения оптико-электронной системы пересекает на экране 2 точ-ку, совпадающую с ТФВ. В процессе сканирования световая метка проходит поочередно через все точки экрана2. В момент прохождения световой метки через ТФВ на экране 2 она воспринимается оптикоэлек тронной с ис темой, фо топ риемник-15 вьздает сигнал, формируемый видеоблоком 14, который через коммутатор 13 управляет запоминанием в блоках 1, 12 памяти координат метки, т.е. координат ТФВ. Узел 5 может обеспечивать формирование на экране 2 метки в ввде движущихся узких световых полос. Каждый цикл непрерьшного сканирования состоит из двух полуциклов: в первом вертикальная световая полоса двихсется по экрану 2 в горизонтальном направлении от одного края до другого, во втором горизонтальная полоса перемещается в вертикальном направлении по экрану. Световая полоса-метка имеет длину не меньшую, чем размер объекта. Спектр сканирующего пучка может находиться, например, в инфракрасной области, чтобы не создавать зрительной помехи оператору. Узел 5 управляет коммутатором 13 так, что в первом полуцикле сканирования при прохождении вертикальной полосы через ТФВ сигнал с ридеоблока 14 разрешает запись абсциссы ТФВ в блоке памяти 11, а во втором при прохояздении вертикальной полосы через ТФВ запись ее ординаты в блоке памяти 12. Поскольку скорость сканирования экрана 2 достаточно велика (длительность цикла,-например, 10 - 20 мс) глаз за время цикла сканирования не успевает сменить точку фиксации. Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что оно обеспечивает информацию о координатах ТФВ в форме пропорционального электрического сигнала, а следовательно, допускает автоматический анализ зрительной деятельности оператора на

S10903336

ЭВМ, что позволяет, в частности, .стве на обработку одного кадра випроводить управляемый эксперимент вдеозаписи (остановку ленты, выявлесистеме человек-машина.ние на кадре маркера УПГ, выявление Изобретение позволяет в десяткиэлемента экрана, на котором располораз сократить время измерения коор- 5жен маркер УПГ,-и записьв документ динат ТФВ по сравнению с нзвестньмэтого элемента); уходит около 1 мин, устройством и другими устройства- .а время записи одного кадра составми, в которых ручная обработка видео-ляет доли секунды. Цикл измерения записей занимает значительно большеКоординат ТФВ предлагаемые устройврЗ ени, чем эксперимент. Это свя- ством составляет десятки миллисезано с тем, что в известном устрой-кунд.