Устройство для измерения координат точек фиксации взгляда оператора

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

3(511 А 61 В 3/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОМОВ? а.вГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3495388/28-13 (22) 27.09.82 (46) 07.05.84.Бюл.1(17 (72) N.È. Шиф, Д.Л. Свердлов и Б.М, Фомин (53) 61 5.475:61 1.84(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ф 430840, кл. А 61 В 3/00, 1972.

2. Патент CHIA b» 3542457, кл. А 61 В 3/ 14, 1970 (прототип) (54)(57) 1.. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КООРДИНАТ ТОЧЕК ФИКСАЦИИ ВЗГЛЯДА

ОПЕРАТОРА, включающее блок определения углов поворота глаз, экран и оптико-электронную систему восприятия экрана с фотоприемником, о т" л и ч а ю щ е е с я 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 соединенные датчик положения, функциональный преобразователь и блок памяти, при этом к входу фотоприемника оптикоэлектронной системы восприятия экрана подключен через электронный преобразователь блок олределения углов поворота глаз, а его выход через видеоблок и коммутатор " к блоку памяти.

2. Устройство по по:п.1., о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок сканирования светового пучка вклю1090333 чает узел формирования горизонтальной и вертикальной полосы-метки, связанный с коммутатором.

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

Известно устройство для регистрации точек фиксации взгляда (ТФВ ) оператора, содержащее источник света для образования роговичного блика, спектроделитель, оптическую систему и регистратор положения блика 1.1.1, 1о

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

Наиболее близк м по технической 15 сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок определения углов поворота глаза (УПГ } с и ночником света и телевизионной камерой, воспринимающей блик на рого- 20 вице, и телевизионную камеру, распо.ложенную на голове оператора и форми-. рующую изображение фрагмента объекта наблюдения, например экрана, на которое накладывается маркер УПГ, соот- 25 ветствующий координатам роговичного блика. Координаты ТФВ определяются визуально по взаимному расположению маркера УПГ и элементов фрагмента экрана на суммарном иэображении (Р3. Зо

Недостатком известного устройства является большая продолжительность процесса определения координат ТФВ ввиду того, что онодает лишь визульную информацию о ТФВ на экране, регистрируемую на магнитной ленте и допускающую только ручную покадровую обработку суммарного изображения. Тем самым исключается возможность автоматической обработки результатов 4О йсследования зрительной деятельности оператора в реальном масштабе времени.

Цель изобретения — сокращение времени измерения координат ТФВ опера- 4>. тора."

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения координат точек фиксации взгляда оператора, включающее блок определения углов 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 видео" блок 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 5 формирования на экране движущихся, 4 горизонтальной и вертикальной световых полос-меток. На голове оператора размещаются объектив 6 оптико-электронной системы восприятия экрана, ось которого посредством спектрод лителя 7 совмещена с осью глаза в его нейтральном положении, и датчик 8 углов поворота глаза.

Регистрирующая часть устройства содержит функциональные преобразо ватели 9; 10 углового положения пучка в,координаты светового пятка-метки на экране и блоки 11, 12 памяти .обеих координат, связанные через .коммутатор 13 и видеоблок 14 с фотоприемником 15 оптико-электронной сис5

3 1090 темы восприятия экрана и с электронным преобразователем 16- УПГ.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 излучения с блоком сканирования, закрепленные неподвиж5 но, формируют пучок света, который создает на экране 2 движущееся пятно рассеяния — метку.В процессе сканирования датчики 3, 4 непрерывно выдают сигналы углового положения светового пучка, которые преобразуются в сигналы, пропорциональные декартовым координатам метки на экране 2, двумя функциональными преобразователями 9, 10, функция преобразования

) которых фиксирована для данного взаимного 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 коммутатор 13 от видеоблока 14 оптикоэлектронной системы 6,15, 14 восприя-, тия экрана. Это происходит следуюцим образом.

При данном положении головы оператора относительно экрана 2 объектив 6 воспринимает определенный фрагмент экрана с угловыми размерами порядка 30 . Если глаз оператора находится в нейтральном положении, то он фиксирует взглядом центр этого фрагмента. При фиксации взглядом произвольной точки в пределах фрагмента 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

45 систему, которая является узкоугольной (угол зрения порядка 1 ) ввиду того, что фотоприемник 15 имеет апертуру л альж разл.еров например вырезывающее отверстие диссектора диаметром 0,1 мм.

При этом ось зрения оптико-электронной системы может отклоняться в,пределах угла зрения объектива 6 в зависимости от положения апертуры фотоприемника 15, вследствие чего система воспринимает малую зону на экране 2 (с угловыми размерами поряд333 ою ка 1 t 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 16,пропорциональные УПГ,перемещают апертуру фотоприемника 15 так

> что ocb зрения оптико-электронной системы пересекает на экране 2 точку, совпадающую с ТФВ.

В процессе сканирования световая метка проходит поочередно через все точки экрана 2. В момент прохождения световой метки через ТФВ на экране 2 она воспринимается оптикоэлектронной системой, фотоприемник"15 выдает сигнал, формируемый видеоблоком 14, который через коммутатор 13 управляет запоминанием в блоках ll, 12 памяти координат метки, т.е. координат ТФВ.

Узел 5 может обеспечивать формирование на экране 2 метки в виде движущихся узких световых полос. Каждый цикл непрерывного сканирования состоит из двух полуциклов: в первом вертикальная световая полоса движется 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 видеоблока 14 разрешает запись абсциссы ТФВ в блоке памяти 11, а во втором при прохождении вертикальной полосы через ТФВзапись 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 устрой. ства состоит в том, что оно обеспечивает информацию о координатах ТФВ в форме пропорционального электричес— кого сигнала, а следовательно, допускает автоматический анализ зрительной деятельности оператора на

Составитель Ю. Порецкий

Редактор О. Колесникова Техред Т,.Фанта Корректор,А,Тяско акаэ 2973/4

Тираж 688 Подписное

ВНИЫ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 1090333 а

ЭВМ, что позволяет, в частности, стве на обработку одного кадра випроводить управляемый эксперимент в деозаписи (остановку ленты, выявлесистеме человек-машина ° ние на кадре маркера УПГ, выявление

Изобретение позволяет в десятки элемента экрана, на котором располораэ сократить время измеренйя коор- 5 жен маркер УПГ, и запись в документ динат ТФВ по сравнению с известным этого элемента), H oKQIIo 1 мнн, устройством и другими устройства- . а время записи одного кадра составми, .в которых ручная обработка видео- ляет доли секунды. Цикл измерения записей занимает значительно больше координат ТФВ предлагаемым устройврй ени, чем эксперимент. Это свя- 1О ством составляет десятки миллисезано с тем, что в известном устрой- кунд.