專利名稱：基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視覺(jué)假體技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體的說(shuō)，是一種基于觸覺(jué)的模 擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
視覺(jué)的形成需要有完整的視覺(jué)通路，包括眼球的屈光系統(tǒng)、視網(wǎng)膜、視路和 大腦皮層枕葉。視覺(jué)通路上任何部位發(fā)生病變均可影響視力，嚴(yán)重者導(dǎo)致失明。 原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性(RP)及老年性黃斑變性(ARMD)導(dǎo)致的視網(wǎng)膜外層進(jìn)行 性變性，成為導(dǎo)致老年人失明的主要原因。視覺(jué)假體技術(shù)是利用大多數(shù)盲人往往 只有視覺(jué)通路的一部分發(fā)生病變，而其余部分神經(jīng)組織的結(jié)構(gòu)和功能尚完好的特 點(diǎn)，對(duì)視覺(jué)通路的完好部位施加特定的人工電刺激，來(lái)興奮神經(jīng)細(xì)胞，模擬自然 光刺激的效果，使盲人產(chǎn)生視覺(jué)感受。
在神經(jīng)工程領(lǐng)域，視覺(jué)通路上三處的電極刺激可有效的引發(fā)可辨別的視幻 覺(jué)視皮層、視神經(jīng)和視網(wǎng)膜。視皮層的植入是在大腦視皮層區(qū)植入電極陣列， 通過(guò)電刺激直接刺激大腦皮層產(chǎn)生視幻覺(jué)。視神經(jīng)假體植入則是將一個(gè)箍狀纏繞 電極置于視神經(jīng)的末端，通過(guò)單極或雙極電極導(dǎo)入電刺激，視神經(jīng)將刺激傳入大 腦產(chǎn)生視幻覺(jué)。視網(wǎng)膜植入分為視網(wǎng)膜下和視網(wǎng)膜前兩種假體植入方式，通過(guò)在 視網(wǎng)膜上植入電極陣列的方式，通過(guò)光信號(hào)或者電信號(hào)刺激視網(wǎng)膜細(xì)胞，通過(guò)視 神經(jīng)傳入大腦，從而產(chǎn)生視幻覺(jué)，這種植入方式對(duì)患者的視覺(jué)通路完整性要求較 高。在三種植入方式中，刺激一視幻覺(jué)之間的空間對(duì)應(yīng)性較好植入方式的為視網(wǎng) 膜植入和皮層植入，但由于植入手術(shù)方法和精確度的限制，植入電極的刺激后， 預(yù)想產(chǎn)生的視幻覺(jué)位置和實(shí)際觀察到的視幻覺(jué)位置之間還沒(méi)有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 而對(duì)于視神經(jīng)植入方式，由于神經(jīng)傳導(dǎo)的復(fù)雜性，目前對(duì)于此種植入方式的刺激 一視幻覺(jué)之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系仍不清楚。
隨著視覺(jué)假體研究的日益成熟，準(zhǔn)確有效的視幻覺(jué)定位裝置成為植入手術(shù)后
幫助盲人訓(xùn)練和康復(fù)的重要手段。無(wú)論使用何種視覺(jué)假體植入方式，為了能更有 效的為盲人個(gè)體傳送有用的信息，找出植入后視幻覺(jué)在真實(shí)視野的分布圖非常關(guān) 鍵。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Veraart C等在Brain Research (中文刊名 實(shí)驗(yàn)?zāi)X研究)(1998年第813期第181 — 186頁(yè))上發(fā)表的Visual sensations produced by optic nerve stimulation using an implanted self-sizing spiral cuff electrode,該文中提出用一個(gè)半球來(lái)評(píng)估視幻覺(jué)的位置的視幻覺(jué)，具體為 被測(cè)者的頭被固定在半球的正前方， 一只手的食指置于固定點(diǎn)作為參照點(diǎn)，同時(shí) 另一只手指出雙眼所觀察到視幻覺(jué)點(diǎn)。其不足在于由于必須使用一只手作為參 照點(diǎn)，在指示半球上的某些位置視幻覺(jué)點(diǎn)時(shí)，須繞過(guò)作為參照點(diǎn)的手，構(gòu)成本方 法的系統(tǒng)誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定 位系統(tǒng)。使其基于觸覺(jué)對(duì)模擬視幻覺(jué)進(jìn)行定位，可以對(duì)模擬視幻覺(jué)定位的準(zhǔn)確度 和離散度進(jìn)行量化度量，并且可以提供量化的系統(tǒng)誤差，以供調(diào)校。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括頭盔顯示器、頭部輔助定
位裝置、觸摸屏、計(jì)算機(jī)、觸覺(jué)導(dǎo)航裝置和觸摸板。所述頭盔顯示器與計(jì)算機(jī)相
連，作為產(chǎn)生模擬視幻覺(jué)的刺激源；所述頭部輔助定位裝置，用于固定每個(gè)使用 者與觸摸屏的相對(duì)位置和角度；所述觸摸屏，用來(lái)記錄使用者在判斷視幻覺(jué)位置 后的觸覺(jué)定位，并反饋到計(jì)算機(jī)中；所述觸覺(jué)導(dǎo)航裝置，幫助使用者確定觸摸屏 的中心位置；所述觸摸板設(shè)置于觸摸屏上方，用來(lái)引導(dǎo)輔助使用者使用觸覺(jué)感知 定位模擬視幻覺(jué)位置；所述計(jì)算機(jī)產(chǎn)生模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位置信息，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸 線傳輸?shù)筋^盔顯示器中顯示，使用者根據(jù)觀察到的模擬視幻覺(jué)點(diǎn)，直接或在導(dǎo)航 裝置輔助下在觸摸屏上定位，觸摸屏將定位信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線傳送至計(jì)算機(jī) 中。
所述頭盔顯示器采用頭盔顯示器HMD, HMD為市場(chǎng)上通用型號(hào)，產(chǎn)生的視幻 覺(jué)可以為二維的，也可以為三維的。
所述頭部輔助定位裝置由一個(gè)安裝在支架上的下巴固定裝置和額頭固定裝 置構(gòu)成，通過(guò)平衡螺母可以調(diào)整下巴固定裝置和額頭固定裝置的位置，用于固定
每個(gè)使用者與觸摸屏的相對(duì)位置和角度。
所述觸摸屏尺寸范圍為14到30英寸，用來(lái)記錄使用者在判斷視幻覺(jué)位置后 的觸覺(jué)定位。
所述觸覺(jué)導(dǎo)航裝置為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，其基座中間固定一長(zhǎng)直棒狀物體作為支架，
支架頂端由可調(diào)節(jié)螺母固定的橫棒指向觸摸屏的中心，長(zhǎng)直支架和指示橫棒構(gòu)成
L型結(jié)構(gòu)，來(lái)幫助使用者確定觸摸屏的中心位置。
所述觸摸板，是一個(gè)基板，該基板正中分布著按鍵陣列，基板材料可包括各 種可以支撐按鍵陣列和承受實(shí)驗(yàn)過(guò)程中按壓壓力的各種無(wú)機(jī)，有機(jī)材料，陣列大 小在使用中可以根據(jù)觸摸屏尺寸和測(cè)試要求的分辨率等具體條件調(diào)整。在基板中 心點(diǎn)處，有起引導(dǎo)作用的顯著突起，在四周、對(duì)角線和遠(yuǎn)近場(chǎng)分區(qū)處的引導(dǎo)按鍵 頂部有突起，且在對(duì)角線、水平垂直中分線的按鍵間隔中，設(shè)有由有機(jī)玻璃小塊 構(gòu)成的引導(dǎo)線。并且以陣列中心為中心，分布著一個(gè)長(zhǎng)寬為陣列一半長(zhǎng)度的，同 樣由有機(jī)玻璃小塊構(gòu)成的引導(dǎo)框，這幾者共同構(gòu)成此觸摸板的觸覺(jué)引導(dǎo)線。目的 是為了輔助使用者快速了解整個(gè)陣列的分布，從而提高指示定位的速度和準(zhǔn)確 率。使用時(shí)，放置于觸摸屏上方，按壓按鍵指示視幻覺(jué)位置。
所述的計(jì)算機(jī)，其中設(shè)有可選擇的模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊、模擬視幻覺(jué)定位 數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊。在模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊中選定刺激模 式，啟動(dòng)模擬視幻覺(jué)定位過(guò)程，此模塊將相應(yīng)模式下的模擬視幻覺(jué)位置信息傳送 至HMD中顯示。從而使用者可以根據(jù)HMD中觀察到的模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位置，在觸 摸屏上直接或者在導(dǎo)航輔助下定位。觸摸屏再將定位相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至模擬視幻覺(jué) 定位數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊。前者對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存。后者對(duì) 定位數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，輸出定位數(shù)據(jù)的離散度等信息，也可以與模擬視幻覺(jué) 刺激模式模塊輸出的原始模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行對(duì)比分析，提供定位準(zhǔn)確 度等信息。
本發(fā)明使用時(shí)，在無(wú)導(dǎo)航模式下，觸摸屏豎直放置于使用者正前方，與使用 者間距離根據(jù)使用者臂長(zhǎng)等因素調(diào)整。使用者直接在觸摸屏上觸摸定位。計(jì)算機(jī) 中模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊產(chǎn)生模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位置信息，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線傳輸 到頭盔顯示器HMD中顯示，使用者根據(jù)觀察到的模擬視幻覺(jué)點(diǎn)，在觸摸屏上觸摸 定位，觸摸屏將定位信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線傳送至計(jì)算機(jī)中的模擬視幻覺(jué)定位數(shù)據(jù)
記錄模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊。
在觸覺(jué)導(dǎo)航模式中，觸摸屏豎直放置于使用者正前方，與使用者間距離根據(jù)使 用者臂長(zhǎng)等因素調(diào)整，觸覺(jué)導(dǎo)航裝置放置于觸摸屏正前方，頂端指示橫棒指向觸
摸屏中心，橫棒一端可接觸觸摸屏。使用時(shí)，使用者將一只手放置于觸覺(jué)導(dǎo)航裝 置上，另一只手在觸摸屏上觸摸定位。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程與無(wú)導(dǎo)航模式相同。
在觸摸板導(dǎo)航模式中，觸摸屏水平放置于使用者正前方的平臺(tái)上，與使用者間 距離根據(jù)使用者臂長(zhǎng)等因素調(diào)整，觸摸板放置于觸摸屏正上方，調(diào)整二者相對(duì)位 置，以便于使用者方便的通過(guò)按壓按鍵在觸摸屏上定位。使用時(shí)，使用者將雙手 放置于觸摸板上，通過(guò)在觸摸板上按壓相應(yīng)按鍵，在觸摸屏上定位。數(shù)據(jù)傳輸過(guò) 程與無(wú)導(dǎo)航模式相同。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)第一，可以對(duì)模擬視幻覺(jué)定位的 準(zhǔn)確度和離散度進(jìn)行量化度量，且可提供量化的系統(tǒng)誤差，以供調(diào)校。第二，可 以避免采用左右手作為參考坐標(biāo)引發(fā)空間障礙導(dǎo)致的定位誤差。第三，可以用于 模擬視幻覺(jué)的定位評(píng)估，本發(fā)明使用觸覺(jué)定位，并且反饋系統(tǒng)可以由視覺(jué)修改為 盲人可感知的聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等方式，本發(fā)明同樣可以對(duì)視覺(jué)假體引發(fā)的視幻覺(jué)進(jìn)行 定位評(píng)估，可以幫助植入視覺(jué)假體的盲人對(duì)植入假體效果進(jìn)行評(píng)估。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖一。
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖二。
圖3為頭部定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為觸覺(jué)導(dǎo)航裝置示意圖。
圖5為觸摸板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為觸摸板按鍵陣列中普通按鍵結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖7為觸摸板按鍵陣列中引導(dǎo)按鍵結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖8為本發(fā)明工作流程圖。
圖示說(shuō)明l-頭盔顯示器HMD， 2-頭部輔助定位裝置，3-觸摸屏，5-觸覺(jué)導(dǎo) 航裝置，6-觸摸板，7-額頭固定帶，8-下巴固定裝置，9-頭部輔助定位裝置支架， 10-頭部輔助定位裝置調(diào)節(jié)螺母，11-頭部輔助定位裝置基座，12-觸覺(jué)導(dǎo)航裝置 調(diào)節(jié)螺母，13-觸覺(jué)導(dǎo)航裝置頂端指示橫棒，14-觸覺(jué)導(dǎo)航裝置支架，15-觸覺(jué)導(dǎo)
航裝置支架基座，16-觸摸板基板，17-觸摸板按鍵陣列，18-觸摸板的中心指示 鍵，19-觸摸板的引導(dǎo)線，20-弧面突起，21-彈簧，22-彈簧卡銷，23-引導(dǎo)突起， 24-普通按鍵，25-引導(dǎo)按鍵。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實(shí)施例。
如圖1-2所示，本實(shí)施例包括頭盔顯示器醒D1、頭部輔助定位裝置2、觸摸 屏3、計(jì)算機(jī)4、觸覺(jué)導(dǎo)航裝置5和觸摸板6。頭部輔助定位裝置2固定于一平 臺(tái)的邊緣，使用者佩戴好頭盔顯示器1后，頭盔顯示器1正面面向頭部輔助定位 裝置2，調(diào)節(jié)此頭部輔助定位裝置2固定使用者頭部位置。所述頭盔顯示器l與 計(jì)算機(jī)4相連，作為產(chǎn)生模擬視幻覺(jué)的刺激源；所述頭部輔助定位裝置2，用于 固定每個(gè)使用者與觸摸屏3的相對(duì)位置和角度；所述觸摸屏3，用來(lái)記錄使用者 在判斷視幻覺(jué)位置后的觸覺(jué)定位，并反饋到計(jì)算機(jī)4中；所述觸覺(jué)導(dǎo)航裝置5， 幫助使用者確定觸摸屏3的中心位置；所述觸摸板6設(shè)置于觸摸屏3上方，用來(lái) 引導(dǎo)輔助使用者使用觸覺(jué)感知定位模擬視幻覺(jué)位置；所述計(jì)算機(jī)4產(chǎn)生模擬視幻 覺(jué)點(diǎn)的位置信息，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線傳輸?shù)筋^盔顯示器1中顯示，使用者根據(jù)觀察 到的模擬視幻覺(jué)點(diǎn)，直接或在觸覺(jué)導(dǎo)航裝置5輔助下在觸摸屏3上定位，觸摸屏 3將定位信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線傳送至計(jì)算機(jī)4中。
所述的頭盔顯示器HMD1，可使用目前通用品牌。與計(jì)算機(jī)4相連，作為產(chǎn) 生視幻覺(jué)的模擬刺激源，產(chǎn)生的模擬視幻覺(jué)可以為二維的，也可以為三維的。
如圖3所示，所述的頭部輔助定位裝置2由基座11、支架9和安裝在支架9 上的下巴固定裝置8和額頭固定帶7構(gòu)成，下巴固定裝置8和額頭固定帶7的位 置可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺母10調(diào)整，用于固定每個(gè)使用者與觸摸屏3的相對(duì)位置和角 度。
所述的觸摸屏3尺寸范圍為14英寸至30英寸，使用者在判斷視幻覺(jué)位置后， 用來(lái)記錄使用者在判斷視幻覺(jué)位置后的觸覺(jué)定位。
如圖4所示，所述的觸覺(jué)導(dǎo)航裝置5為L(zhǎng)型，由基座15、支架14和橫棒13 構(gòu)成，基座15中間固定一長(zhǎng)直支架14，支架14頂端通過(guò)調(diào)節(jié)螺母12固定有橫 棒13，通過(guò)調(diào)節(jié)螺母12調(diào)節(jié)頂端橫棒13位置，使其指向觸摸屏3的中心，長(zhǎng) 直支架14和橫棒13構(gòu)成L型結(jié)構(gòu)，來(lái)幫助使用者確定觸摸屏的中心位置。
如圖5所示，所述的觸摸板6由基板16和其上分布的按鍵陣列17和引導(dǎo)線 19構(gòu)成，可用來(lái)引導(dǎo)輔助使用者使用觸覺(jué)感知定位模擬視幻覺(jué)位置，按鍵陣列 的大小和按鍵的數(shù)目可以根據(jù)觸摸屏尺寸和具體要求分辨率來(lái)設(shè)計(jì)，按鍵數(shù)量的 范圍為4X4到100X100，按鍵位置由觸摸屏3記錄。
如圖6所示，所述的觸摸板6上引導(dǎo)觸覺(jué)定位的按鍵陣列17位于觸摸板6 正中，由普通按鍵24、引導(dǎo)按鍵25和中心指示鍵18構(gòu)成，所有按鍵均可以按 下，通過(guò)觸摸屏3記錄按鍵位置。這些按鍵幫助使用者通過(guò)觸覺(jué)感知對(duì)頭盔顯示 器HMD1中的模擬視幻覺(jué)進(jìn)行判斷后，按下按鍵定位。其尺寸和分辨率可以根據(jù) 具體使用要求調(diào)整，按鍵數(shù)量的范圍為4X4到100X100。
如圖7所示，所述的中心指示鍵18位于按鍵陣列17的正中，由有弧面突起 20的鍵身、彈簧21和彈簧卡銷22構(gòu)成。按鍵安裝于基板16上已制好的半徑略 大于按鍵的孔中，頂端凸起高于基板16上平面，中部鍵身和環(huán)繞中部鍵身的彈 簧21 —同位于基板孔中，彈簧卡銷22固定于伸出基板16下平面的鍵身底端。 中心指示鍵18高出按鍵陣列17平面2-10mm，其具體高度可以根據(jù)使用要求調(diào) 整，幫助使用者快速判斷按鍵陣列17中心。
所述的普通按鍵24由有弧面突起20的鍵身、彈簧21和彈簧卡銷22構(gòu)成。 普通按鍵24結(jié)構(gòu)和安裝與中心指示鍵18相同。普通按鍵24提供觸覺(jué)導(dǎo)航，使 用者可以通過(guò)按下按鍵定位在頭盔顯示器麗D1中觀察到的模擬視幻覺(jué)。
所述的引導(dǎo)按鍵25，由有引導(dǎo)突起23的鍵身、彈簧21和彈簧卡銷22構(gòu)成。 引導(dǎo)按鍵25結(jié)構(gòu)和安裝類似于中心指示鍵。引導(dǎo)按鍵25在按鍵陣列17中的分 布為兩條對(duì)角線、水平中線、垂直中線以及位于按鍵陣列17中央的長(zhǎng)寬分別 為按鍵陣列17長(zhǎng)寬一半的小框的四邊。引導(dǎo)按鍵25可以引導(dǎo)使用者快速判斷按 鍵陣列17的區(qū)域分布。
所述的觸摸板6上幫助快速定位的引導(dǎo)線19，引導(dǎo)線19是使用和觸摸板6 同種材料的小塊，也可以使用能夠承受手指按壓壓力，并能在基板16上固定的 有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，固定在基板16上。引導(dǎo)線19在基板16上的分布與引導(dǎo)按鍵 25相同，引導(dǎo)線19只存在于基板16上分布了按鍵陣列17的區(qū)域。引導(dǎo)線19
與引導(dǎo)按鍵25 —起，幫助使用者快速判斷按鍵陣列17的區(qū)域分布。
如圖8所示，本實(shí)施例系統(tǒng)使用時(shí)，使用者將下巴放于頭部輔助定位裝置2 的下巴固定裝置8上，調(diào)整定位裝置上的調(diào)節(jié)螺母10，使使用者的眼睛與觸摸 屏3中心處于相同的水平位置，固定額頭固定帶7，保證整個(gè)使用過(guò)程中使用者 的頭部位置固定。使用者佩戴上頭盔顯示器HMD1，在計(jì)算機(jī)4已有的模擬視幻 覺(jué)刺激模式選定合適的刺激模式，也可以由使用者自行設(shè)定新的刺激模式。刺激 模式開(kāi)啟后，使用者可以在HMD1中觀察到相應(yīng)模式的模擬視幻覺(jué)刺激。最后， 當(dāng)使用者適應(yīng)了模擬視幻覺(jué)刺激后，可以正式開(kāi)始使用以上提及的觸覺(jué)導(dǎo)航裝置 5和觸摸板6進(jìn)行模擬視幻覺(jué)定位，由觸摸屏3向計(jì)算機(jī)4輸出觸摸的位置數(shù)據(jù)。 同時(shí)，計(jì)算機(jī)4將從觸摸屏3輸入定位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，使用者可以查看定 位數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)，也可以査看精確度和離散度等數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
所述的計(jì)算機(jī)，其中設(shè)有可選擇的模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊、模擬視幻覺(jué)定位 數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊。使用時(shí)，在模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊中選定 刺激模式，啟動(dòng)模擬視幻覺(jué)定位過(guò)程。此模塊將相應(yīng)模式下的模擬視幻覺(jué)位置信 息傳送至HMD中顯示。從而使用者可以根據(jù)HMD中觀察到的模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位置， 在觸摸屏上直接或者在導(dǎo)航輔助下定位。觸摸屏再將定位相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至模擬視 幻覺(jué)定位數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊。前者對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存。后 者對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，輸出定位數(shù)據(jù)的離散度等信息，也可以與模擬視 幻覺(jué)刺激模式模塊輸出的原始模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行對(duì)比分析，提供定位 準(zhǔn)確度等信息。
使用方法包括兩種模式無(wú)導(dǎo)航模式和觸覺(jué)導(dǎo)航模式。 無(wú)導(dǎo)航模式
在無(wú)導(dǎo)航模式中，頭盔顯示器HMD1中的模擬視幻覺(jué)刺激點(diǎn)直接出現(xiàn)在一個(gè) 全黑的背景中，使用者判斷模擬視幻覺(jué)位置后，可以直接在觸摸屏3上觸摸定位。 觸覺(jué)導(dǎo)航模式
第一簡(jiǎn)單觸覺(jué)導(dǎo)航模式，如圖1所示。
在簡(jiǎn)單觸覺(jué)導(dǎo)航模式中，觸覺(jué)導(dǎo)航裝置5放置于觸摸屏3前方，支架14頂 端指示橫棒13指向觸摸屏中心，使用者可以一只手置于橫棒13指示的位置，另 一只手在觸摸屏3上觸摸定位。 第二平面觸摸板模式，如圖2所示。
在平面觸覺(jué)導(dǎo)航模式中，頭盔顯示器HMD1中顯示為全黑背景上的白色框，
白框邊界和觸摸板6最外側(cè)按鍵相對(duì)應(yīng)，觸摸板6固定于觸摸屏3上。當(dāng)模擬視
幻覺(jué)光點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，使用者根據(jù)光點(diǎn)與邊框的相對(duì)位置，進(jìn)行估量，雙手在觸摸板
6上，在觸摸板6觸覺(jué)導(dǎo)航的輔助下，經(jīng)過(guò)判斷后按下相應(yīng)的按鍵17。觸摸屏3 與頭盔顯示器HMD1同步顯示，并記錄相應(yīng)的按鍵位置和反應(yīng)時(shí)間信息。 該模式訓(xùn)練方法分為兩個(gè)步驟l.訓(xùn)練；2.正式測(cè)試。
1. 訓(xùn)練
在頭盔顯示器HMD1中，白框中每次隨機(jī)出現(xiàn)一個(gè)白色的模擬視幻覺(jué)光點(diǎn)， 當(dāng)使用者按下按鍵17后，觸摸屏中會(huì)出現(xiàn)誤差框和反饋點(diǎn)，誤差框表現(xiàn)為以模 擬視幻覺(jué)光點(diǎn)為中心的紅色的小框，反饋點(diǎn)為使用者的按鍵位置在頭盔顯示器 HMD1中的相應(yīng)位置，根據(jù)反饋點(diǎn)在誤差框中的相對(duì)位置，使用者可以了解自己 的按鍵位置與實(shí)際模擬視幻覺(jué)點(diǎn)間誤差。觸摸屏3記錄下按鍵信息后，由計(jì)算機(jī) 3進(jìn)行分析。根據(jù)不同的實(shí)際需要，可以設(shè)置一定的誤差率，當(dāng)誤差率在規(guī)定范 圍內(nèi)時(shí)，使用者方可取得進(jìn)入正式測(cè)試的資格。
2. 正式測(cè)試
與訓(xùn)練的不同之處在于，當(dāng)使用者按下按鍵17之后，在頭盔顯示器HMD1 不能觀察到反饋點(diǎn)和誤差框。可以根據(jù)需要選擇不同的模擬視幻覺(jué)刺激方案，觸 摸屏3記錄按鍵信息后，由計(jì)算機(jī)4對(duì)模擬視幻覺(jué)定位的準(zhǔn)確度，離散性，使用 者反應(yīng)時(shí)間以及各種相關(guān)信息進(jìn)行分析和評(píng)估。
權(quán)利要求
1.一種基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括頭盔顯示器、頭部輔助定位裝置、觸摸屏、計(jì)算機(jī)、觸覺(jué)導(dǎo)航裝置和觸摸板，所述頭盔顯示器與計(jì)算機(jī)相連，作為產(chǎn)生模擬視幻覺(jué)的刺激源；所述頭部輔助定位裝置，用于固定每個(gè)使用者與觸摸屏的相對(duì)位置和角度；所述觸摸屏，用來(lái)記錄使用者在判斷視幻覺(jué)位置后的觸覺(jué)定位，并反饋到計(jì)算機(jī)中；所述觸覺(jué)導(dǎo)航裝置，幫助使用者確定觸摸屏的中心位置；所述觸摸板設(shè)置于觸摸屏上方，用來(lái)引導(dǎo)輔助使用者使用觸覺(jué)感知定位模擬視幻覺(jué)位置；所述計(jì)算機(jī)產(chǎn)生模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位置信息，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線傳輸?shù)筋^盔顯示器中顯示，使用者根據(jù)觀察到的模擬視幻覺(jué)點(diǎn)，直接或在觸覺(jué)導(dǎo)航裝置輔助下在觸摸屏上定位，觸摸屏將定位信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線傳送至計(jì)算機(jī)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的頭部輔助定位裝置由基座、支架、安裝在支架上的下巴固定裝置和額頭固定 帶構(gòu)成，下巴固定裝置和額頭固定帶的位置通過(guò)調(diào)節(jié)螺母調(diào)整，用于固定每個(gè)使 用者與觸摸屏的相對(duì)位置和角度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的觸摸屏尺寸范圍為14至30英寸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的觸覺(jué)導(dǎo)航裝置為L(zhǎng)型，由基座、支架和橫棒構(gòu)成，基座中間固定一長(zhǎng)直支架， 該長(zhǎng)直支架頂端通過(guò)調(diào)節(jié)螺母固定有橫棒，通過(guò)調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)頂端橫棒位置，使 其指向觸摸屏的中心，長(zhǎng)直支架和橫棒構(gòu)成L型結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的觸摸板由基板和其上分布的按鍵陣列、引導(dǎo)線構(gòu)成，按鍵數(shù)量的范圍為4X 4到100X100。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的按鍵陣列位于觸摸板正中，用于引導(dǎo)觸覺(jué)定位，由普通按鍵、引導(dǎo)按鍵和中 心指示鍵構(gòu)成，所有按鍵均可按下，通過(guò)觸摸屏記錄按鍵位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的中心指示鍵位于按鍵陣列的正中，由有弧面突起的鍵身、彈簧和彈簧卡銷構(gòu) 成，按鍵頂端凸起高于基板上平面，中部鍵身和環(huán)繞中部鍵身的彈簧一同位于基 板孔中，彈簧卡銷固定于伸出基板下平面的鍵身底端，中心指示鍵高出按鍵陣列 平面2 mm -10mra。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的引導(dǎo)按鍵在按鍵陣列中的分布為兩條對(duì)角線、水平中線、垂直中線以及位 于按鍵陣列中央的長(zhǎng)寬分別為按鍵陣列長(zhǎng)寬一半的小框的四邊，引導(dǎo)按鍵引導(dǎo)使 用者快速判斷按鍵陣列的區(qū)域分布。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的引導(dǎo)線，其分布與按鍵陣列中的引導(dǎo)按鍵相同，并與引導(dǎo)按鍵一起，幫助使 用者快速判斷按鍵陣列的區(qū)域分布。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，其特征是，所 述的計(jì)算機(jī)，其中設(shè)有可選擇的模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊、模擬視幻覺(jué)定位數(shù)據(jù) 記錄模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊，所述模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊中提供刺激模式的 選擇，啟動(dòng)模擬視幻覺(jué)定位過(guò)程，此模塊將相應(yīng)模式下的模擬視幻覺(jué)位置信息傳 送至頭盔顯示器中顯示，使用者根據(jù)頭盔顯示器中觀察到的模擬視幻覺(jué)點(diǎn)的位 置，在觸摸屏上直接或者在導(dǎo)航輔助下定位，觸摸屏再將定位相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至模 擬視幻覺(jué)定位數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊，模擬視幻覺(jué)定位數(shù)據(jù)記錄模塊 對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存，數(shù)據(jù)分析處理模塊對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，輸出 定位數(shù)據(jù)的離散度信息，或與模擬視幻覺(jué)刺激模式模塊輸出的原始模擬視幻覺(jué)點(diǎn) 的位置信息進(jìn)行對(duì)比分析，提供定位準(zhǔn)確度信息。
全文摘要
一種視覺(jué)假體技術(shù)領(lǐng)域的基于觸覺(jué)的模擬視幻覺(jué)定位系統(tǒng)，包括頭盔顯示器、頭部輔助定位裝置、觸摸屏、計(jì)算機(jī)、觸覺(jué)導(dǎo)航裝置和觸摸板。首先，由頭盔顯示器作為刺激源提供模擬視幻覺(jué)刺激，使用者頭部由頭部輔助定位裝置固定于相對(duì)觸摸屏位置固定處，選擇合適的刺激模式的模擬視幻覺(jué)產(chǎn)生軟件，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生模擬視幻覺(jué)，使用者判斷頭盔顯示器中的模擬視幻覺(jué)位置后，在觸覺(jué)導(dǎo)航裝置或者觸摸板輔助下，在觸摸屏上指示定位，由相應(yīng)軟件對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，可以得出使用觸覺(jué)感知的模擬視幻覺(jué)的定位的準(zhǔn)確性，離散度等信息的分析和評(píng)估。
文檔編號(hào)G06F3/01GK101169683SQ20071017077
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者任秋實(shí), 舒 凌, 張磊磊, 柴新禹 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)