Метод и аппаратура для выявления аномалий пространственного восприятия (стр. 1 )

НАЗВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

МЕТОД И АППАРАТУРА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ АНОМАЛИЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ВОСПРИЯТИЯ

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Рассматриваемое изобретение относится к области нейрофизиологии, психофизиологии и нейрофизиологии мозга, точнее - состоит в разработке метода и аппаратуры для выявления аномалий пространственного восприятия, которые могут быть вызваны нарушением работы мозга и его повреждениями, стрессами, усталостью и психологическими травмами

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хорошо известно, что некоторые врожденные дефекты, расстройства или повреждения вызывают аномалии пространственного восприятия и ослабление внимания. У работников некоторых специальностей это может вызывать настолько серьезные производственные ошибки, что их профессиональная деятельность становится невозможной. Представителями таких профессий, требующих особого внимания, являются летчики, диспетчеры аэропортов, водители автотранспорта и пр.

Проблемы, связанные с аномалией пространственного восприятия, касаются не только тех профессий, где потеря внимания может привести к возникновению угрожающих ситуаций и даже к фатальным последствиям. Эти проблемы проявляются и в повседневной жизни: во время учебы, при работе с механическими инструментами, при написании компьютерных программ, с ними также сталкиваются руководящие работники. Из этого следует, что в разных областях человеческой деятельности чрезвычайно важным является тестирование пригодности отдельных лиц для определения их профессиональной пригодности к выполняемым ими видам работ.

Изобретенные метод и аппаратура служат надежным инструментом для тестирования детей, например, с ослаблением внимания при гиперактивности (ADHD). Ныне известно много методов и приспособлений для тестирования умения людей ориентироваться в пространстве для определения их пригодности к определенному виду деятельности или профессии.

В 1990 году Т. Хатчинсон получил патент США № 4 973 149 на систему регистрации движения глаза, в которой применялся ИК-светодиод, прикрепленный соосно к фронтальной поверхности объектива видеокамеры, чувствительной к инфракрасному излучению. Эта система позволяла дистанционно строить изображение глаза оператора, работающего за компьютером. Отраженный свет вызывает своеобразный эффект внутри глаза, благодаря чему зрачок кажется более ярким, чем другие детали, и при этом появляется еще более яркое небольшое световое пятно, вызванное отражением света от роговицы - световой блик. Программа компьютера выполняет графическую обработку полученного видеоизображения, переводит его в числовую форму, строя пиксельную матрицу, и анализирует эту матрицу. Анализ изображения с использованием специального алгоритма позволяет определить положение центра зрачка и положение блика друг относительно друга и по этой разнице определить, куда направлен взгляд оператора. Если в условленный момент времени взгляд оператора попадает на изображение в выделенной части экрана монитора, то эта область выделяется, что приводит в действие другие устройства или же создает на экране дополнительное изображение.

Патент США № 5 555 895, выданный в 1996 году Э. Ульмеру и др., описывает процесс и устройство для анализа движения глаза или обоих глаз пациента, будь то человек или животное. Устройство включает первую и вторую видеокамеры, причем обе они установлены на платформе с ручками и жестко скреплены друг с другом, образуя часть сменного модуля; при этом точки визирования объектов съемки расположены близко друг к другу. Область технического применения этого изобретения - изготовление устройств, предназначенных для измерения движений глаза.

Патент США № 5 422 690, выданный в 1995 году М. Ротбергу и др., содержит описание устройства для тестирования степени ослабления зрительной способности. Устройство представляет собой автономный экранный тест для установления факта, имеются ли у субъекта нарушения физического характера. Тестирующее устройство полностью автоматизировано и вводится в действие после того, как испытуемый наберет на клавиатуре компьютера код персонального идентификатора. Путем совмещения двух разных цветных световых пятен, которые видны через окуляр прибора, испытуемый наводит свой зрачок на оптическую ось изображения своего зрачка в оптике прибора, которая фокусирует изображение зрачка субъекта на фокальную плоскость. Тестирующее устройство автоматически распознает это состояние, и звуковой сигнал оповещает испытуемого о начале процедуры тестирования. В глаз подаются световые импульсы, которые вызывают изменение размеров зрачка и заставляют его двигаться. После возбуждения глаза осевым лучом проводятся измерения диаметра зрачка на изображениях зрачка испытуемого. Регистрация положения глаза, которым субъект следит за движением стимулирующего светового луча, позволяет фиксировать движение глаз. Данные, полученные путем измерений диаметра зрачка и скачкообразных движений глаза субъекта в функции времени, сравниваются с исходными сведениями о субъекте, которые хранятся в базе данных, после чего делается вывод об отклонении данных текущих измерений от исходных.

Патент США № 5 668 622, выданный в 1997 году К. Шарбонье, описывает устройство, предназначенное для измерения положения точки фиксации взгляда (точка Р') на видеоэкране. Устройство включает в себя передвижной штатив, расположенный близко к глазу, на котором первая осветительная лампа и видеокамера закреплены на таком расстоянии, чтобы получалось изображение всего глаза, и удаленный от глаза штатив, на котором напротив глаза установлен видеоэкран, а также множество источников света, освещающих глаз в промежутках между световыми импульсами, посылаемыми от первой лампы. Источники расположены вокруг видеоэкрана, и свет от них создает на роговице глаза отраженные блики. В устройство также входят средства, предназначенные для обработки изображений глаза. Изобретатель, кроме того, разработал метод освещения глаза короткими вспышками, каждая из которых излучается в момент окончания получения изображения, а также разработал способ применения устройства для показа ни видеоэкране изображений, которые изменяются в соответствии с движениями глаза там, где вокруг точки фиксирования взгляда Р' расположена зона высокого разрешения (Z), а также разработал способ перемещения этой зоны в соответствии с движениями самого глаза.

Однако ни одно из упомянутых выше или известных изобретений не представляет собой универсальный метод или прибор, способный тестировать пациента относительно аномалий его пространственного восприятия по принципу, основанному на применении двух экранов для детектирования специфических отклонений от нормального восприятия объектов, двигающихся или неподвижных, расположенных как вблизи, так и на удалении. Кроме того, ни одно из упомянутых выше запатентованных устройств не позволяет провести полный анализ статических и динамических явлений, которые имеют место при пространственном восприятии, когда речь идет о переключении взгляда с близко расположенного объекта на удаленный и наоборот.

КРАТКИЙ ОБЗОР ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить универсальный метод и аппаратуру для тестирования лиц относительно аномалий их пространственного восприятия, используя два экрана, один из которых расположен в поле ближнего обзора, а другой установлен на удалении, и регистрируя характер движения зрачков глаз при отслеживании неподвижных или движущихся объектов на экране ближнего плана, на экране далекого плана, на обоих экранах, а также при переводе взгляда с одного экрана на другой. Другая цель упомянутого выше метода и соответствующего оборудования преследует возможность регистрировать аномалии пространственного восприятия, которые не могут быть детектированы другими известными методами или аппаратурой. Еще одна цель изобретения - разработка метода и аппаратуры для определения пригодности разных лиц к выполнению профессиональных обязанностей, особенно у лиц тех профессий, которые сопряжены с высоким риском. И еще одна цель изобретения - обеспечить тестирование отдельных лиц относительно их пространственного восприятия путем сравнения полученных данных с информацией в персонифицированных базах данных, составленных как для особых видов деятельности, так и для отдельных индивидуумов.

Подлежащий тестированию пациент сидит в кресле, голова его зафиксирована таким образом, что пациент может следить за перемещением объекта только глазами. Этот объект может быть световым сигналом любой формы с достаточной яркостью. Световой сигнал сначала проектируется на ближний экран, расположенный в поле ближнего обзора. По мере того, как зрачок глаза наблюдателя следует за перемещающимся световым сигналом, аппаратура регистрирует движение глаза посредством сенсоров изображения. Такие измерения выполняются отдельно при наблюдении ближнего и дальнего полей обзора. В случае необходимости, без изменения положения головы наблюдателя и не прерывая процесс регистрации движения глаза, проекция светового сигнала переключается на экран дальнего обзора, расположенный в упомянутом дальнем поле. Движения каждого глаза и изменения размеров зрачков регистрируются в каждом случае отдельно и результаты регистрации могут быть записаны в память компьютера, после чего возможно сравнение записей для обоих глаз, а также сравнение с ранее полученными записями с целью определения динамики изменений, характеризующих пространственное восприятие наблюдателя. Траектории светового сигнала могут быть разными и специально подбираться для диагностики различных нарушений пространственного восприятия или для других целей. В частности, примеры нормального восприятия сравниваются с образцами аномального восприятия, и такое сравнение дает возможность четко выявить присутствие нарушений или характер их прогрессирования.

Вышеупомянутый метод реализован с использованием разработанной аппаратуры, которая состоит из:

приспособления для фиксации головы наблюдателя; прозрачного близкого экрана, расположенного в поле ближнего обзора на небольшом удалении от предполагаемого положения глаз наблюдателя так, что горизонтальная ось проходит точно через глаз наблюдателя и центр ближнего экрана; удаленного экрана, который может быть прозрачным или непрозрачным, расположенного в поле дальнего обзора на удалении от глаза наблюдателя и находящегося на одной линии с ближним экраном; датчика изображения (сенсора) для регистрации положения зрачка глаза наблюдателя; устройства для создания изображения на ближнем экране; устройства для создания изображения на дальнем экране; накопителя информации и системы обработки данных; индикатора данных или устройства отображения. Место приспособления для фиксации положения головы можно менять по необходимости, а экраны могут быть разного профиля, например, сферического, параболического или иной формы.