一种双眼视功能个性化调节训练方法及系统

本发明涉及视觉训练和眼动交互，具体涉及一种双眼视功能个性化调节训练方法及系统。

背景技术：

1、随着电子显示设备使用时间增加，近距离用眼场景明显增多，部分用户容易出现双眼配合不稳定、远近切换反应慢、注视点漂移、追随目标不平稳等情况。现有双眼视功能训练通常需要配合镜片、棱镜、实体视标或专用训练器具，通过改变外部光学条件引导用户完成集合、调节、追随或注视训练。该类方式能够实现一定训练目的，但设备结构相对复杂，训练参数调整不够灵活，通常还需要人工根据训练表现进行判断和调节，难以根据不同用户的实时状态及时调整训练内容。

2、现有一些基于屏幕或vr设备的视觉训练方式，能够通过不同图案、移动目标或立体画面组织训练任务。但这类方式多按照固定程序播放训练内容，系统通常只记录任务是否完成，对左右眼实际注视位置、眼位偏移、追随轨迹、眨眼频率和反应时间等眼动数据利用不足，难以及时判断用户是否稳定注视目标、左右眼是否共同注视同一目标、远近切换过程中是否存在滞后，以及训练过程中是否出现明显疲劳。

3、此外，常规训练中形成远近变化的方式多依赖外部镜片切换或固定训练流程，训练视标的距离感、大小、清晰度、景深层次和移动速度之间缺少统一控制。对于平板电脑、电脑显示器、vr设备或专用训练屏等电子显示平台而言，如果能够利用显示算法直接生成具有远近变化和清晰度变化的可变景深视标，并结合眼动追踪结果调整后续训练内容，就可以在不增加复杂机械结构的情况下，提高训练过程的灵活性和个性化程度。

4、因此，有必要提出一种基于眼动追踪和可变景深视标的双眼视功能个性化调节训练方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双眼视功能个性化调节训练方法及系统，以解决现有训练设备结构复杂、训练内容固定、实时眼动数据利用不足以及个性化调节能力较弱的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种双眼视功能个性化调节训练方法，包括：

3、获取用户的双眼眼动数据，所述双眼眼动数据包括左眼和右眼的注视点位置、注视持续时间、眼位偏移、追随轨迹、眨眼频率以及注视反应时间中的至少一种；

4、根据训练参数生成可变景深视标，所述可变景深视标由显示算法通过虚拟显示距离参数、视标尺寸参数、模糊参数、对比度参数、景深层级参数和/或双目视差参数生成；

5、控制显示模块按照预设训练序列显示所述可变景深视标，以形成双眼注视、追随以及远近切换训练任务；

6、根据所述双眼眼动数据和训练任务完成结果计算双眼协同表现参数；

7、根据所述双眼协同表现参数自动更新下一轮训练的虚拟显示距离、远近切换幅度、视标移动速度、模糊变化幅度、显示时长和/或训练节奏。

8、需要进一步说明的，所述可变景深视标包括远距视标状态、近距视标状态以及位于所述远距视标状态和近距视标状态之间的过渡视标状态，所述过渡视标状态通过连续或分级改变视标尺寸、边缘模糊程度、对比度、双目视差和/或空间位置形成。

9、所述双眼协同表现参数包括左右眼注视点距离、左右眼注视持续时间差、远近切换反应时间差、眼位偏移量、追随轨迹偏差、注视稳定时间、眼跳次数和任务错误率中的至少一种。

10、需要进一步说明的，根据所述双眼协同表现参数自动更新下一轮训练包括：当左右眼注视点距离小于第一阈值且任务完成正确率达到预设要求时，提高下一轮训练难度；当左右眼注视点距离大于第二阈值、远近切换反应时间延长或任务错误率升高时，降低下一轮训练难度。

11、需要进一步说明的，提高下一轮训练难度包括增大远近切换幅度、提高视标移动速度、缩短视标显示时长和/或增加多目标视标数量；降低下一轮训练难度包括减小远近切换幅度、降低视标移动速度、延长视标显示时长和/或减少多目标视标数量。

12、需要进一步说明的，所述方法还包括疲劳判断步骤：根据眨眼频率变化、注视漂移增大、任务错误率上升和/或注视反应时间延长生成训练负荷判断结果；当所述训练负荷判断结果满足预设疲劳条件时，降低视标移动速度、减小模糊变化幅度、延长休息间隔或暂停当前训练任务。

13、本发明还提供一种双眼视功能个性化调节训练系统，包括：

14、眼动采集模块，用于获取用户左眼和右眼的注视点位置、注视持续时间、眼位偏移、追随轨迹、眨眼频率和/或注视反应时间；

15、视标生成模块，用于根据训练参数生成可变景深视标，所述可变景深视标由显示算法通过虚拟显示距离参数、视标尺寸参数、模糊参数、对比度参数、景深层级参数和/或双目视差参数生成；

16、训练任务控制模块，用于控制显示模块按照预设训练序列显示所述可变景深视标，以形成双眼注视、追随以及远近切换训练任务；

17、双眼协同分析模块，用于根据所述眼动采集模块获取的数据和训练任务完成结果计算双眼协同表现参数；

18、训练方案更新模块，用于根据所述双眼协同表现参数自动更新后续训练参数。

19、需要进一步说明的，所述眼动采集模块包括摄像头采集单元和/或红外眼动采集单元，并被配置为分别获取左眼和右眼的瞳孔位置、角膜反射位置或视线方向，以计算左右眼注视点位置和眼位偏移量。

20、需要进一步说明的，所述视标生成模块被配置为通过显示算法改变视标的虚拟显示距离、视标尺寸、边缘模糊程度、对比度、景深层级、双目视差和运动路径中的至少一种，以形成无需机械镜片切换的可变景深训练视标。

21、所述系统还包括用户信息建立模块和疲劳判断模块；所述用户信息建立模块用于记录用户年龄、屈光状态、双眼视功能基础检查结果、训练目标和历史训练记录；所述疲劳判断模块用于根据眨眼频率、注视漂移、任务错误率和注视反应时间中的至少一种生成训练负荷判断结果，所述训练任务控制模块根据所述训练负荷判断结果调整训练节奏或暂停训练。

22、有益效果：本发明通过显示算法生成可变景深视标，无需依赖机械镜片或外部屈光部件切换训练条件。系统能够改变视标的虚拟显示距离、尺寸、模糊程度、对比度、景深层级和双目视差等参数，使用户在屏幕或vr画面中完成由远到近、由近到远、由静态到动态、由单目标到多目标的训练任务。由此可简化设备结构，并便于在平板电脑、电脑显示器、vr设备和专用训练屏上使用。

23、本发明在训练过程中采集左右眼眼动数据，不仅判断用户是否完成任务，还分析左右眼注视点距离、注视持续时间差、眼位偏移、追随轨迹偏差、远近切换反应时间差、眨眼频率和错误率等信息。系统能够判断用户是否双眼共同注视目标、远近切换过程中是否存在滞后或不稳定，以及训练负荷是否过大，使训练反馈更加客观、细致。

24、本发明能够根据用户当前表现调整下一轮训练内容。用户双眼协同表现较好时，系统可增大远近切换幅度、提高视标移动速度、缩短显示时长或增加多目标数量；用户表现不稳定或疲劳评分升高时，系统可降低难度、延长显示时间、减少目标数量或暂停训练。由此，训练内容能够随用户眼动表现和任务完成情况变化，提高训练的针对性、连续性和使用体验。