专利名称：视觉认知和协调性测试与训练的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及视觉，认知功能和协调性的测试与训练。更具体地本发明涉及手一眼协调性和/或对各种刺激的认知处理与反应的训练和测试。
背景技术：
在视觉评估领域的技术人员将会知道大量的视觉测试，这些视觉测试可以执行于对象上，以确定个人视觉能力的优势和劣势。典型地，这些测试用于确定个人是否受益于某种形式的视觉矫正和/或训练，如果是的话，什么类型或程度的视觉矫正和/或训练是所需的。本领域技术人员将进一步认识到，多种活动尤其是竞技体育，对于个人视觉能力提出了特殊要求
发明内容
测试对象的视觉禾B/或认知能九给对象呈现的刺激可以是，例如在显示装置上出现的视觉刺激。 一个合适的显示装置的实例是触摸感应显示装置，如触摸屏。这样的触摸屏可以作为显示装置和输入装置。触摸屏装置对于测试眼一手协调性、有时也称为手一眼协调性特别有用。通过使用兼有显示和输入功能的触摸屏，根据本发明的系统和方法可以准确地测量对象对视觉刺激的触摸反应的速度和/或准确度。
根据本发明的系统和方法可以进一步测试或训练对象对多种刺激反应的能力，特别是当对象必须执行认知处理，以做出反应或确定适当反应时。例如，只有当视觉刺激与次刺激匹配时，对第一视觉刺激的反应可能是适当的。次刺激可以是，例如特别的声音，特别的附加视觉标记，特别的触感，或任何其他形式的剌激。次刺激也可以是第一刺激拥有的特别特征，如方向定位，显示装置的位置，颜色，等等。根据本发明的系统和方法中使用的部分或所有刺激，可以需要对象的认知处理。例如， 一系列数字需要由对象阅读，或者对象必须感知显示的标记的方向定位，或者需要对象完成一些其它的决定或任务，作为对象反应的部分。
根据本发明的系统和方法可以进一步记录关于对象在度量值以外的表现，如表现的准确度和速度的附加数据。例如，可以记录关于对象的平衡性，眼的移动，头部移动，其它运动的数据，或医学/生物学数据，以作为测试和/或训练的一部分。根据本发明的系统和方法可以利用各种显示装置和显示技术。虽然触摸感应显示装置是一种适合的根据本发明的显示装置实例，但是任何显示装置，包括显示器，投影屏，投影护目镜，全息图，或其它显示装置也可以使用。用显示装置呈现的视觉刺激的类型也可以变化。例如，显示装置可以只提供用于测试/训练的刺激，或者呈现的刺激可以与活动的视频模拟相结合。例如，设计成改进棒球运动员击球能力的测试/训练，可以描绘投手向本垒投掷棒球的视频图像。各种显示装置，如弧形屏幕，特别是球形屏幕，复合屏幕和/或显示护目镜可以用于给对象提供一个更加拟真的体验和/或用于在多种视野测试/训练对象。
附图简要说明
6下面将参照附图对本发明进行详细说明，其中
图l所示为根据本发明的系统；
图2所示为根据本发明的另一系统；
图3所示为根据本发明的又一系统；
图4所示为根据本发明的又一系统；
图5所示为根据本发明的隔离对象单眼的显示装置的使用；
图6所示为测试受测对象视觉的不同视野的显示装置的使用；
图7所示为用于确定对象反应的准确度的触摸屏的一部分；
图8所示为本发明测试对象反应速度的使用；
图9所示为根据本发明的方法；
图IO所示为根据本发明的另一方法；
图11所示为根据本发明的又一方法。
发明的详细说明
现在参照附图，图l所示为根据本发明的测试/训练系统100。本领域的普通技术人员将理解，这里说明的系统和方法可以用于测试和训练的目的。系统100可以用于测试/训练对象102。显示装置IIO被定位以使对象102可以观察到显示装置110。虽然图1所示为单个显示装置110，也可以使用多个显示装置。显示装置IIO可以进一步为触摸感应型，从而可以允许其也接收输入。如果显示装置IIO为触摸感应型，可以将其定位于对象102能接触到的位置，以允许显示装置110接收到对象102的触摸输入。触摸感应显示装置IIO每次可以接收超过一次触摸输入。触摸感应显示装置可以包括显示器，投影屏，或任何其它形式的没有触摸灵敏度的显示装置，该显示装置可操作地连接至可以显示视觉刺激和接收触摸输入的触摸感应层上。例如，具有触摸感应并实质上透明的膜可以应用于非触摸感应监视器上。进一步举例，可以用触摸感应板连接投影仪，作为触摸感应显示装置110。本领域的普通技术人员将理解用作触摸感应显示装置的这些和其它可能性。显示装置IIO可以提供刺激，如第一视觉标记112和第二
视觉标记114。如图1所示，第一标记112A描绘了用于本发明的适当标记的一个实例，兰道环视标(LandoltC)。兰道环视标(LandoltC)是可视的中性符号，其可以具有左，右，上，或下的方向。然而，本领域的普通技术人员将理解，根据本发明，任何其它类型的标记都可以使用。第二标记114提供可以用于根据本发明的标记的附加实例。如图1所示，第二标记114为短串数字。
同样参照图1，系统100可以包括可以发出第一声音122的第一音频扬声器120，以及发出第二声音132的第二音频扬声器130。根据本发明，可以用音频刺激。例如，根据本发明的系统和方法可以关联使用视觉和/或认知测试/训练的声音，作为对象在竞争环境中执行的部分，该环境由于人群噪音和其它声音可能会使人分心。另外，声音可以用作需要对象特别反应的刺激。潜在地，对象需要以给定方式对特别结合的刺激反应，如只对与特殊声音搭配的视觉剌激反应。使用多个扬声器120， 130，甚至超过图1所示的两个，允许对于对象进行基于声音来源的方向区别声音的测试/训练。根据本发明，声音也可以用于节奏设置，如节拍器提供的节奏。
同样参照图1， 一个稳定平台140可以置于对象102的下方。稳定平台140可以用作提供给对象102进一步的刺激，例如通过在多个方向的倾斜提供给对象102触觉反馈。稳定平台140也可以用于接收对象102的输入反应，例如如果对象102对给定刺激反应，在一个给定方向倾斜。除了或替代提供给对象刺;欽稳定平台MO还可以记录对象102在测试/训练时的平衡和方向的数据。稳定平台140可以是任何能给对象提供稳定的相关刺激和/或接收对象稳定的相关输入的装置。例如，稳定平台140可以利用一个或更多的平板和传感器以监测测试对象的重量的移动。稳定平台140可以，进一步举例，包括可以围绕一个支点倾斜的平衡板。本领域技术人员将理角築可以提供关于稳定的刺激和/或稳定的相关输入的任何类型的装置，都可以用作稳定平台140。同样参照图l，麦克风160可以接收对象102的反应。麦克风160可以，例如用于连接语音识别软件，以接收对象102的声音反应。语音反应的实例包括显示在显示装置110的一系列数字的识别，显示在显示装置IIO的标记的方向，显示在显示装置110的标记的颜色，在其上显示标记的显示装置IIO的区域，或任何其它种类的言语信息。
进一步参照图l，系统100可以包括头部和/或眼睛监测器170。头部禾口/或眼睛监测器170可以测量在测试/训练时测量对象102的头部和/或眼睛的移动。其它装置(没有图示)可以测量如对象的大脑活动，血压，心率，排汗量的数据，或者其它生物学和/或医学数据。举例说明，但不受此限制，通过利用EEG以获取大脑活动，对象的大脑活动可以用作输入装置，特别是连接至对象的视觉的大脑活动。
测试单元180可以协调由在系统100中的各种输出装置提供的刺激，并可以收集和保留对象102的反应的数据和附加数据，如接收对象102的平衡性，眼睛移动，头部移动数据和生物学/医学数据。测试单元180可以进一步提供评分功能，以提供对象102的准确度，速度和其它表现标准的测量。测试单元180可以进一步控制测试过程，以使当对象通过测试/训练时，增加呈现给对象102的刺激的速度或难度。
对象102可以进一步使用机动输入装置(没有图示)提供反应。机动输入装置可以是任何装置，如操纵杆或小键盘，能够接收对象102的手动输入，也可以是能够接收通过对象102的任何其它类型的身体活动输入的任何装置，如脚驱动踏板或按钮。用作输入装置150的适当的装置的实例包括小键盘或键盘，按钮，操纵杆，开关，踏板，或能够接收对象102的主动输入的任何其它装置。 一个或多个机动输入装置可以用于附加或取代具有触摸感应性能的显示装置110。
现在参照图2，其所示为根据本发明的第二实施例的系统200的一部分。系统200使用了位于部分围绕对象202的弧形显示装置210。弧形显示装置210可以显示第一标记212和第二标记214。系统200可以进一步包括各种附加的组件，如在图l中所示的。弧形显示装置210可以用于提
9供给对象202更加拟真的视觉体验，测试用单一的平面显示装置不容易测
试/训练的对象202的视野部分围绕整个区域提供更加一致的从手到触摸 屏的距离，从而减少了能使测试和/或训练结果复杂的机动变异性。
现在参照图3，其所示为根据本发明的系统300的另一部分。系统300 使用了局部围住对象302的球形显示装置310的一部分。局部的球形显示 装置310可以在其上显示第一标记312和第二标记314。系统300可以进 一步包括各种附加装置，如上面关于图l所描述和说明的装置。局部的球 形显示装置310可以用于提供给对象302更加拟真的测试/训练体-验测试 可能用单一的平面显示装置难以测试的对象302的视野部分，围绕整个区 域提供更加一致的从手到触摸屏的距离从而减少了能使测试和/或训练结 果复杂的机动变异性。
现在参照图4，其所示为使用显示护目镜410的系统400的一部分。 显示护目镜410可以在不需要较大的显示装置的情况下，呈现给对象402 视觉表象。系统400可以包括能接收对象402的反应的输入装置450。输 入装置450可以是上述在图1中关于输入装置150的任何输入装置，或者 可以选择麦克风或平衡板。输入装置450可以，例如，为一个移动感应手 套，或其它由对象402穿戴的装置，以测量对象402对用护目镜410显示 视觉刺激反应的手的移动，从而测量对象402的眼一手协调性。应该进一 步的理解，护目镜410可以包括集成在其中的手部和/或眼睛移动监视器， 或者其它生物学/医学监视器。
现在参照图5，其所示为系统500的一部分，用以测试/训练对象502 的单个眼睛的使用。显示装置510被中间线511分为左部513和右部5U 从而可以提供只被对象502的左眼或右眼感知的视觉刺激。显示装置在中 间线511的分界可以以任何方式实现。例如，显示装置510可以包括护目 镜或任何其它滤波光学装置，在此种情况给定的视觉刺激可以只显示在护 目镜的一侧。可选择地，如显示器等显示装置可以在适当位置使用掩蔽 物，以限制对象502的各眼睛的视野只处于在显示装置510的一部分，从 而通过在显示装置510上的标记的位置，可确定用于感知显示标记的眼 睛。其它技术，如使用滤波护目镜和在显示装置510上显示适当颜色的标记，也可以隔离对象502的左眼或右眼，而在这些例子中，不再需要用来 隔离对象502的左眼和右眼的在中间线511的物理间隔物。
现在参照图6，其所示为测试对象(没有图示)的不同视野的系统600 的一部分。显示装置600可以包括多个区域。例如，中心区域617可以显 示标记614以测试对象的中心视觉能力。同时，通过显示其它标记612， 显示装置610的其它部分可以测试对象的外围视觉能力。显示装置610的 相似的分割可以测试/训练，例如，对象视觉的不同象限，对象对左或右的 视觉能力，对象对上或下的视觉能力，或者对象视野的其它细微部分。测 试/训练对象在特殊视野的视觉/认知能力的系统600可以与任何类型的显 示装置关联使用。
现在参照图7，其所示为测量对象眼-手协调性反应的系统700的一部 分。显示装置700的一部分可以在其上显示标记712。标记712可以在显 示装置710上具有第一位置713，在该例中以xi,yi表示。对象的反应触 摸714，如来自于手指721的触摸，可以在第二位置715被接收到，在该 例中以X2,y2表示。在显示标记712和触摸反应714之间的距离717，可以 用它们在触摸屏710上的各自位置确定。本领域的技术人员将理解，标记 712和触摸反应714都消耗了触摸屏710上的特定物理区域，标记712的 位置713和触摸反应714的位置715实际上可以包括显示装置710的给定 区域，而不是细微点，距离的计算可以对此留有余量。
现在参照图8，其所示为在标记的显示和触摸反应的接收之间的经过 时间的测量。如图8所示，时间沿着x轴前进。标记可以在表示为ti的第 一时间810在显示装置(没有图示)被显示。触摸反应可以在表示为表示 为t2的第二时间820被接收。在第一时间810和第二时间820之间经过的 时间830可以用于测量对象反应的速度。
现在参照图9，其所示为根据本发明的使用触摸感应显示装置测试眼-手协调性的方法卯0。在步骤910触摸感应显示装置位于对象能接触到的 位置。在步骤920标记在触摸显示装置显示，开始于第一时间并发生于第 一位置。在步骤930在第二时间并在触摸感应显示装置上的第二位置，接收对象的触摸输入。在步骤940确定从第一时间(该时间标记第一次显示) 到第二时间(该时间反应被接收)的经过时间。在步骤950确定在第一位 置(该位置标记被显示)到第二位置(该位置触摸反应被接收)之间的距离。 在歩骤960第一时间和第二时间之间的经过时间和在第一位置和第二位置 之间的距离被记录，例如记录在测试单元的数字媒介内。在步骤970，计 算基于经过时间和距离的得分。计算得分的步骤970可以除了仅仅计算经 过时间和距离外还考虑多种信息，如对象的平衡表现，头部和/或眼睛移 动，测试的对象视野的不同区域，生物学/医学数据或者其它标准。
现在参照图10，其所示为测试对象的眼-手协调性和/或认知功能的另 一方法IOOO。在步骤1010触摸感应显示装置位于对象接触到的位置。在 步骤1020视觉刺激如标记，开始于第一时间并在第一位置显示在触摸感 应显示装置上。在步骤1030次刺激与已显示的视觉刺激相关联来表示对 标记的适当反应步骤1030可以与步骤1020同时发生也可以在步骤1020 之后发生，或者在步骤1020之前发生。次刺激与步骤1030的标记的关联 可以包括，例如提供给标记特殊的特征，如方向，颜色，类型，形状，或 数值，这些都需要对象的反应。可以是任何数目的可能的次刺激，其能与 在步骤1030的视觉刺激相关联，不同的可能刺激可以使得不同的反应成 为适当。例如，如果提供第一可能的次刺激时，适当反应可以是触摸显示 的视觉刺激，而如果提供第二可能的次刺激时，适当反应可以是忽略显示 的视觉刺激。可能的次刺激可以是，例如任何声音，触感，显示的视觉刺 激的自身特点(比如其方向，标识，颜色，视觉图像，闪动，在显示装置 上的移动，等等)，其它显示视觉标记，或任何其它可以被对象感知的标 记。在步骤1040输入被接收。如果在步骤1040接收的输入是触摸输入， 则在第二时间和第二位置该触摸输入被接收。在步骤1050，可以确定从视 觉刺激的显示和/或从与带标记的附加刺激的关3关到输入被接收的第二时 间所经过的时间。在步骤1060，确定在第一位置和第二位置之间的距离。 在步骤1070确定对标记和关联的附加刺激的反应是否适当。例如，对一 个适当反应可以是触摸显示的视觉刺激，忽略显示的视觉刺激，对显示的 视觉刺激的言语反应(例如，朗读该刺激的标识特征)，或者用机动输入
12装置提供反应。在步骤1080经过的时间，距离，以及是否反应适当都被 记录到数字媒介上。在步骤10卯基于经过的时间，距离和是否反应适当
计算得分。本领域的技术人员将理解，在步骤1090计算的得分，可以基 于更进一步的信息而不仅仅是经过时间，距离和反应的适当度，比如对象 的平衡信息，头部和/或眼睛移动，生物学/医学数据或从对象收集到的其
它信息。
现在参照图11，其所示为测试/训练对象视觉和认知能力的另一方法 1100。在步骤1110，显示视觉刺激。视觉刺激可以是例如视觉标记。步骤 1110可以插入视觉刺激作为描绘活动的视频显示的一部分，无论是动画， 电脑动画，记录，或者生活行为。例如，可以使用视频描绘参与到运动中， 优选地，可以使用适合运动的标记。例如，可以使用视频描绘投手向本垒 投掷棒球，表示投掷的投掷类型的标记可以插入在球，球棒和/或投手的手 上。在步骤1120提供次剌激。在步骤1120提供的次刺激可以是附加的视 觉刺激，如视觉标记，声音，触感，或任何其它类型的刺激。在步骤1130 确定与次刺激关联的对视觉刺激的适当反应。例如，如果视觉刺激是一个 如兰道环视标(LandoltC)的标记，而次刺激是C的方向，在步骤1130 确定的适当反应可以是对应于兰道环视标(LandoltC)方向在输入装置的 方位的操纵杆的移动。其它适当反应几乎不受限制，但是可以包括如朗读 显示的数字串，触摸触摸感应显示装置，按下按钮或脚踏板，或者任何许 多的其它反应。在步骤1140接收对象的反应。应当注意，在步骤U40接 收的反应可以是或不是适当反应。在步骤1150确定接收到的反应是否与 适当反应匹配。在步骤1160接收行为信息。行为信息可以包括对象的平 衡能力和表现，头部和眼睛移动，血压，心率，排汗量，或者任何其它信 息。
这里描述的系统和方法可以用来测试和/或训练多种视觉认知和协调 技能。用于给对象提供刺激的显示装置和其它输出装置的类型并不限于这 里描述的内容，而是可以用于能给对象提供刺激的任何类型的装置。这里 描述的系统和方法另外也不限于任何特别的得分算法或标准，该得分算 法或标准可以对不同的对象进行调整，或当个人对象在技能上进步时进行调整。同样地，提供给对象的刺激和接收的对象的反应的数量和类型并不 限于这里描述的内容在任何个人测试/训练过程多种类型的刺激和多种类 型的反应都可以被提供和接受。
权利要求
1、测试或训练眼-手协调性的方法，其特征在于该方法包括在测试对象附近定位触摸感应显示装置；在该触摸感应显示装置上显示至少一个标记，该至少一个标记在第一时间并在触摸感应显示装置的第一位置开始显示，接收测试对象在触摸感应显示装置上的至少一个触摸输入，该至少一个触摸输入在第二时间并在触摸显示装置的第二位置被接收；确定第一位置和第二位置之间的距离；确定第一时间和第二时间之间的经过时间；在数字媒介上记录在第一位置和第二位置之间的距离和经过时间。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括将至少一 个附加测试对象剌激与在触摸感应显示装置上显示的至少一个标记相关联。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括建立至少 一个附加测试对象刺激，当提供给测试对象该至少一个显示在触摸感应显 示装置上的标记时，表示测试对象不应该对与刺激相关联的该标记反应而 提供输入；将至少一个附加测试对象刺激与该至少一个显示在触摸感应显 示装置上的标记相关联；确定与该显示在触摸感应显示装置上的标记相关 联的该至少一个附加测试对象刺激是否指示测试对象不应该对与刺激关 联的该标记反应而提供输入；在数字媒介上记录与在触摸感应显示装置上 显示的标记相关联的任何附加测试对象刺激。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于其中至少一个附加测试 对象刺激包括显示在触摸感应显示装置上的标记的视觉特征。
5、 视觉和认知测试或训练的方法，其特征在于该方法包括在显示 装置上给测试对象显示视觉刺激；提供给测试对象次刺激；确定对视觉刺 激的适当反应，该适当反应基于视觉刺激和次刺激；接收测试对象的反 应；并确定接收的测试对象的反应是否为适当反应。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于确定是否为适当反应包 括确定对视觉刺激和第一可能次刺激的结合的反应是适当的以及确定对视觉刺激和第二可能次刺激的结合没有反应是适当的。
7、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于第一可能次刺激包括视 觉刺激的第一属性，第二可能次刺激包括视觉刺激的第二属性。
8、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于第一可能次刺激包括显示在显示装置上的第一视觉标记，第二可能次刺激包括第二视觉标记。
9、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于第一可能次刺激包括第 一听觉刺激，第二可能次刺激包括第二听觉刺激。
10、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于进一步包括接收测试对 象的稳定性和平衡性信息。
11、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于接收测试对象的反应包 括接收在显示装置上的用户触摸。
12、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于接收测试对象的反应包 括接收测试对象的声音反应。
13、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于进一步包括接收测试对 象的眼睛移动信息。
14、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于进一步包括接收测试对 象的头部移动信息。
15、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于给测试对象显示视觉刺 激进一步包括显示只能被测试对象用单眼感知的视觉剌激。
16、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于给测试对象显示视觉剌 激进一步包括显示活动的视频图像，并在活动的视频图像插入视觉刺激。
17、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中显示视觉刺激进一 步包括只在预定时间段显示视觉刺激。
18、 视觉和认知测试或训练系统，其特征在于包括触摸感应显示装 置；与触摸感应显示装置可通信地连接的测试单元，测试单元可以操作以 使触摸感应显示装置在第一位置并在第一时间显示视觉刺激，并接收触摸 感应显示装置的触摸输入，该触摸输入发生在在第二位置和第二时间。
19、 根据权利要求18所述的视觉和认知测试或训练系统，其特征在 于触摸感应显示装置包括弧形触摸感应显示装置。
20、 根据权利要求18所述的视觉和认知测试或训练系统，其特征在于触摸感应显示装置包括局部球形触摸感应显示装置。
21、 根据权利要求18所述的视觉和认知测试或训练系统，其特征在 于进一步包括除触摸感应显示装置外的至少一个输出装置；其中测试单 元进一步可操作，以使得除触摸感应显示装置外的至少一个输出装置产生 次刺激。
22、 根据权利要求18所述的视觉和认知测试或训练系统，其特征在 于测试单元基于显示的视觉刺激和次刺激确定适当反应。
全文摘要
通过给对象提供多种刺激，可以测试和/或训练对象的视觉，认知和协调技能。对象的反应可以被接收，其适当度可取决于提供给对象的刺激的结合。触摸屏显示装置可以用于提供刺激并接收对象的反应。可以使用任何数量和类型的接收反应的输出装置和输入装置。并可以记录关于对象表现的行为信息和其它数据。得分可以基于对象表现的速度，准确度和其它方面。
文档编号G09B17/02GK101657846SQ200880011961
公开日2010年2月24日 申请日期2008年4月14日 优先权日2007年4月13日
发明者瑞安·科尔特, 艾伦·W·瑞秋, 赫本·余 申请人:耐克国际有限公司