本發(fā)明涉及飛行員夜間視覺生理訓(xùn)練裝置領(lǐng)域，特別涉及一種微光環(huán)境下視覺檢測訓(xùn)練儀。
背景技術(shù)：
夜間飛行訓(xùn)練是部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力生成的重要手段，夜間視覺越來越受到航空醫(yī)學(xué)工作者的關(guān)注，隨著環(huán)境照度的降低，周圍參照物變得模糊不清，飛行員的立體視覺變差，更難于判斷空間中的物體相對位置關(guān)系以及估計(jì)物體之間的相對距離。飛行員執(zhí)行任務(wù)時(shí)，快速、準(zhǔn)確的判斷出物體相對位置、距離能夠盡早做出反應(yīng)，避免事故的發(fā)生。而目前尚沒有行之有效的檢測訓(xùn)練方法，以致于一些飛行員在夜間執(zhí)行任務(wù)時(shí)會出現(xiàn)無法判斷目標(biāo)相對位置的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)錯(cuò)覺，這會極大的增加飛行危險(xiǎn)。
目前在飛行員夜間視覺生理訓(xùn)練方面存在以下問題：
(1)對于飛行員微光環(huán)境下的空間判位、空間判距能力，目前尚沒有行之有效的檢測訓(xùn)練方法。
(2)dolman深度覺計(jì)不能排除被檢者通過感知拉力大小來判斷目標(biāo)的相對位置關(guān)系。
(3)目前尚沒有儀器能在微光環(huán)境下，實(shí)物模擬三維空間內(nèi)的物體位置關(guān)系，對飛行員進(jìn)行空間判位和空間判距能力的訓(xùn)練。
(4)目前尚沒有方法讓飛行員體驗(yàn)到微光環(huán)境下空間內(nèi)目標(biāo)的位置關(guān)系，進(jìn)而感受夜視鏡、暗適應(yīng)對目標(biāo)位置關(guān)系的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的夜間視覺生理訓(xùn)練問題，提供一種微光環(huán)境下視覺檢測訓(xùn)練儀，用于檢測飛行人員判斷物體相對位置關(guān)系的能力，并通過訓(xùn)練提高其判斷物體相對位置和相對距離的能力，以提高飛行人員微光環(huán)境下立體視覺和夜間飛行的安全性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種微光環(huán)境下視覺檢測訓(xùn)練儀，包括：黑色箱體、多個(gè)黑色立柱、plc觸摸屏、變壓器以及電源；所述黑色箱體頂面正中設(shè)有橫縱線為紅色的紅色棋盤格，所述紅色棋盤格設(shè)有位于黑色箱體頂面所在平面內(nèi)的坐標(biāo)刻度，黑色箱體的背面或側(cè)面設(shè)有黑色航空插座，黑色航空插座引出連接線分別與plc觸摸屏和變壓器相連；所述黑色立柱的側(cè)面上設(shè)有一組沿其縱向排列的點(diǎn)光源，每個(gè)點(diǎn)光源所在位置設(shè)有縱向坐標(biāo)值；黑色立柱底部引出一條用于連接黑色航空插座的黑色航空插線；所述變壓器與電源電連接，并由電源供電；所述plc觸摸屏通過黑色航空插線與每個(gè)點(diǎn)光源電連接，用于控制每組點(diǎn)光源上的各個(gè)點(diǎn)光源的亮滅及亮度調(diào)整。
較佳地，所述黑色箱體為長方體，黑色箱體的底部為50cm*50cm的正方形，黑色箱體的高為60cm；黑色箱體的正面設(shè)有可以打開的拉門；所述黑色立柱的數(shù)量為多個(gè)，所述紅色棋盤格為40cm*40cm的正方形，其橫縱線交叉點(diǎn)上均開設(shè)有一個(gè)用于穩(wěn)妥插接黑色立柱的插孔，使黑色立柱能夠穩(wěn)妥立于黑色箱體頂板上；所述紅色棋盤格的相鄰兩條橫線或縱線的間距為1cm，紅色棋盤格的四個(gè)邊上的橫、縱線上分別標(biāo)有長度刻度。
較佳地，所述黑色立柱的長度為20cm，其橫截面為2cm*2cm的正方形，底部設(shè)有用于穩(wěn)妥插入紅色棋盤格的橫縱線交叉點(diǎn)上的插孔中的2cm長的插接頭。
較佳地，所述plc觸摸屏為觸摸屏式可編程邏輯控制器，用于控制點(diǎn)光源的亮滅及亮度，實(shí)現(xiàn)黑色立柱上的任意一個(gè)點(diǎn)光源亮滅及其亮度調(diào)節(jié)。
較佳地，所述點(diǎn)光源為圓形，其直徑為0.3cm，當(dāng)黑色立柱立于紅色棋盤格上時(shí)，使其位于黑色立柱的前側(cè)面，所述點(diǎn)光源的亮度調(diào)整范圍從10-1cd/m2至10-4cd/m2；每個(gè)黑色立柱上的點(diǎn)光源的數(shù)量共10個(gè)，沿黑色立柱縱向排成一條垂直于紅色棋盤格平面的直線，相鄰2點(diǎn)光源間隔為1cm，從最下面的點(diǎn)光源開始由下至上對應(yīng)標(biāo)有刻度數(shù)值1～10cm。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實(shí)施例中，提供一種微光環(huán)境下視覺檢測訓(xùn)練儀，是以回答目標(biāo)相對位置關(guān)系的正確與否代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)拉繩方式，避免被檢者通過感知拉力大小來對判斷目標(biāo)的相對位置關(guān)系。而且在前后位置關(guān)系的基礎(chǔ)上加入上下、左右的位置關(guān)系，來模擬三維空間內(nèi)的物體位置關(guān)系，并可以對直線距離進(jìn)行計(jì)算，以此對飛行員進(jìn)行空間判位和空間判距能力的訓(xùn)練。本發(fā)明提供了一種能夠針對夜間飛行的立體視覺檢測訓(xùn)練儀器；其以回答位置關(guān)系的正確與否作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；模擬三維空間內(nèi)的物體位置關(guān)系，對飛行員進(jìn)行空間判位和空間判距能力的訓(xùn)練；通過不同亮度的點(diǎn)光源，使飛行員體驗(yàn)到微光環(huán)境下三維空間內(nèi)目標(biāo)的位置關(guān)系。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明：1.黑色箱體，2.黑色立柱，3.plc觸摸屏，4.變壓器，5.電源，6.紅色棋盤格，7.黑色航空插座，8.點(diǎn)光源，9.黑色航空插線，10.拉門。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微光環(huán)境下視覺檢測訓(xùn)練儀，包括：黑色箱體1、多個(gè)黑色立柱2、plc觸摸屏3、變壓器4以及電源5；所述黑色箱體1頂面正中設(shè)有橫縱線為紅色的紅色棋盤格6，所述紅色棋盤格6設(shè)有位于黑色箱體1頂面所在平面內(nèi)的坐標(biāo)刻度(xy平面內(nèi)坐標(biāo)刻度)，黑色箱體1的背面或側(cè)面設(shè)有黑色航空插座7，黑色航空插座7引出連接線分別與plc觸摸屏3和變壓器4相連；所述黑色立柱2的側(cè)面上設(shè)有一組沿其縱向排列的點(diǎn)光源8，每個(gè)點(diǎn)光源8所在位置設(shè)有縱向坐標(biāo)值(z軸坐標(biāo)值)；黑色立柱2底部引出一條用于連接黑色航空插座7的黑色航空插線9；所述變壓器4與電源5連接，并由電源5供電；所述plc觸摸屏3通過黑色航空插線9與每個(gè)點(diǎn)光源8電連接，用于控制每組點(diǎn)光源8上的各個(gè)點(diǎn)光源8的亮滅及亮度調(diào)整。
進(jìn)一步地，所述黑色箱體1為長方體，黑色箱體1的底部為50cm*50cm的正方形，黑色箱體1的高為60cm；黑色箱體1的正面設(shè)有可以打開的拉門10，用以存放儀器及其配件；所述黑色立柱2的數(shù)量為多個(gè)，所述紅色棋盤格6為40cm*40cm的正方形，其橫縱線交叉點(diǎn)上均開設(shè)有一個(gè)用于穩(wěn)妥插接黑色立柱2的插孔，使黑色立柱2能夠穩(wěn)妥立于黑色箱體1頂板上；所述紅色棋盤格6的相鄰兩條橫線或縱線的間距為1cm，紅色棋盤格6的四個(gè)邊上的橫、縱線上分別標(biāo)有長度刻度(橫線由一端至另一端標(biāo)有1～40cm的長度，縱線由一端至另一端也標(biāo)有1～40cm的長度，以讀取點(diǎn)光源的x軸和y軸坐標(biāo))。
進(jìn)一步地，所述黑色立柱2的長度為20cm，其橫截面為2cm*2cm的正方形，底部設(shè)有用于穩(wěn)妥插入紅色棋盤格6的橫縱線交叉點(diǎn)上的插孔中的2cm長的插接頭，從而使黑色立柱2立于黑色箱體1頂面上。
進(jìn)一步地，所述plc觸摸屏3為觸摸屏式可編程邏輯控制器(programmablelogiccontroller，plc)，與黑色箱體1相連，用于控制點(diǎn)光源8的亮滅及亮度，實(shí)現(xiàn)黑色立柱2上的任意一個(gè)點(diǎn)光源8亮滅及其亮度調(diào)節(jié)，而多個(gè)黑色立柱2上點(diǎn)光源的開關(guān)、開啟的位置及亮度相互不干擾。plc觸摸屏3可以是plc控制器與觸摸設(shè)置屏的電連接器件，以用于實(shí)現(xiàn)上述控制目的。
進(jìn)一步地，所述點(diǎn)光源8為圓形，其直徑為0.3cm，當(dāng)黑色立柱2立于紅色棋盤格6上時(shí)，使其位于黑色立柱2的前側(cè)面，所述點(diǎn)光源8的亮度調(diào)整范圍從10-1cd/m2至10-4cd/m2；每個(gè)黑色立柱2上的點(diǎn)光源8的數(shù)量共10個(gè)，沿黑色立柱2縱向排成一條垂直于紅色棋盤格6平面的直線，相鄰2點(diǎn)光源間隔為1cm，從最下面的點(diǎn)光源8開始由下至上對應(yīng)標(biāo)有刻度數(shù)值1～10cm(用以讀取點(diǎn)光源的z軸坐標(biāo))。所述黑色航空插線9由黑色立柱2底部引出，能夠與黑色航空插座7相接，連通點(diǎn)光源8和plc觸摸屏3，使plc觸摸屏3成為儀器的控制部件控制點(diǎn)光源8的開關(guān)及亮度。
本發(fā)明的工作原理：
本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)檢測微光環(huán)境下的深徑覺及空間判位和判距能力的訓(xùn)練。方法是在一定范圍內(nèi)設(shè)置三維空間內(nèi)亮度可調(diào)的點(diǎn)光源，以參考點(diǎn)a(x0，y0，z0)為例。
點(diǎn)光源8三維坐標(biāo)的讀取由紅色棋盤格6和黑色立柱2上的刻度實(shí)現(xiàn)。點(diǎn)光源8的橫縱位置(x軸、y軸坐標(biāo))在紅色棋盤格6上讀取，通過選擇黑色立柱2和紅色棋盤格6的插入位置來控制點(diǎn)光源8的橫縱位置(x軸、y軸坐標(biāo))；點(diǎn)光源8的高度位置(z軸坐標(biāo))從黑色立柱2上讀取，將相應(yīng)黑色航空插線9插入黑色航空插座7，通過的plc觸摸屏3控制點(diǎn)光源8的高度位置(z軸坐標(biāo))和光源亮度。
使用時(shí)，在暗室條件下，受試距該儀器6米，平視黑色立柱2。
測量深徑覺時(shí)(參見下面的使用步驟一)，以判斷同樣亮度、高度和橫向位置不變的兩個(gè)點(diǎn)光源的相對前后位置作為評價(jià)方法，以兩個(gè)點(diǎn)光源的前后距離(y軸方向距離)來進(jìn)行定量。兩個(gè)點(diǎn)光源中，其一為參考點(diǎn)a(x0，y0，z0)，測試時(shí)固定不動(dòng)，另一個(gè)為測量點(diǎn)b(x1，y1，z1)，操作者隨機(jī)放置于參考點(diǎn)之前或之后，測量點(diǎn)距參考點(diǎn)的縱向距離不斷加大(x1和x0不等不變，z1和z0相等不變，改變y1)，直至受試恰好能夠準(zhǔn)確分辨出測量點(diǎn)的相對前后位置(y1相對y0的位置關(guān)系)，此時(shí)兩點(diǎn)的縱向距離(y1和y0差的絕對值)即為該亮度下的深徑覺閾值。
訓(xùn)練空間判位能力時(shí)(參見下面的使用步驟二)，在參考點(diǎn)a(x0，y0，z0)前后的一定縱向距離(y軸坐標(biāo))范圍內(nèi)，操作者設(shè)置多個(gè)亮度、高度和橫向位置隨機(jī)的測量點(diǎn)(即亮度、z軸坐標(biāo)和x軸坐標(biāo)隨機(jī))，確保點(diǎn)光源之間在縱向上不互相遮擋(y軸坐標(biāo)不相同)，令受試回答每個(gè)測量點(diǎn)是在參考點(diǎn)a(x0，y0，z0)之前還是之后，然后將正確的位置關(guān)系告知受試者，以直接反饋法進(jìn)行訓(xùn)練。
訓(xùn)練空間判距能力時(shí)(參見下面的使用步驟三)，在參考點(diǎn)a(x0，y0，z0)一側(cè)的一定縱向距離(y軸坐標(biāo))范圍內(nèi)，操作者設(shè)置多個(gè)亮度、高度和橫向位置隨機(jī)的測量點(diǎn)(即亮度、z軸坐標(biāo)和x軸坐標(biāo)隨機(jī))，確保點(diǎn)光源之間在縱向上不互相遮擋(y軸坐標(biāo)不相同)，令受試將這些測量點(diǎn)按與參考點(diǎn)a(x0，y0，z0)的直線距離進(jìn)行排序，或估計(jì)距離，然后將正確的順序或距離告知受試者，以直接反饋法進(jìn)行訓(xùn)練。
如圖1，點(diǎn)光源8三維坐標(biāo)的讀取由紅色棋盤格6和黑色立柱2上的刻度實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)點(diǎn)光源的直線距離可以通過橫向距離、縱向距離以及高度距離進(jìn)行計(jì)算，即直線距離2＝(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2。
本發(fā)明的使用方法步驟如下：
在暗室條件下，受試距該儀器6米，平視黑色立柱2。
步驟一、檢測微光環(huán)境下的深徑覺。兩個(gè)點(diǎn)光源中，其一為參考點(diǎn)，測試時(shí)固定不動(dòng)，另一個(gè)為測量點(diǎn)，操作者隨機(jī)放置于參考點(diǎn)之前或之后，測量點(diǎn)距參考點(diǎn)的縱向距離不斷加大，直至受試恰好能夠準(zhǔn)確分辨出測量點(diǎn)的相對前后位置，此時(shí)兩點(diǎn)的縱向距離即為該亮度下的深徑覺閾值。
步驟二、訓(xùn)練微光環(huán)境下空間判位能力，在參考點(diǎn)前后的一定縱向距離范圍內(nèi)，操作者設(shè)置多個(gè)高度、亮度和橫向位置隨機(jī)的測量點(diǎn)，確保點(diǎn)光源之間在縱向上不互相遮擋，令受試回答每個(gè)測量點(diǎn)是在參考點(diǎn)前還是后，之后將正確的位置關(guān)系告知受試者，以直接反饋法進(jìn)行訓(xùn)練。
步驟三、訓(xùn)練微光環(huán)境下空間判距能力，在參考點(diǎn)一側(cè)的一定縱向距離范圍內(nèi)，操作者設(shè)置多個(gè)高度、亮度和橫向位置隨機(jī)的測量點(diǎn)，確保點(diǎn)光源之間在縱向上不互相遮擋，令受試將這些測量點(diǎn)按與參考點(diǎn)的直線距離進(jìn)行排序，或估計(jì)距離，之后將正確的順序或距離告知受試者，以直接反饋法進(jìn)行訓(xùn)練。
本發(fā)明的一個(gè)具體使用實(shí)施步驟：
一、檢測微光環(huán)境下的深徑覺(以10-4cd/m2為例)
1.在暗室環(huán)境下，受試距儀器6m，視線高度與黑色立柱2中點(diǎn)平齊。
2.放置兩個(gè)黑色立柱a、b在紅色棋盤格6上，a距棋盤格縱向中線的距離為15cm，位于所在縱線的中點(diǎn)，將a的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將a中點(diǎn)處的點(diǎn)光源開啟，調(diào)節(jié)亮度為10-4cd/m2。此時(shí)該點(diǎn)光源即為參考點(diǎn)a(5，20，5)。
3.將黑色立柱b放置到與黑色立柱a橫向相距30cm(a、b距底板縱向中線的距離相等)，縱向(a之前或之后)相距1cm處，將b的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將b中點(diǎn)處的點(diǎn)光源開啟，使b亮起的點(diǎn)光源與a的同高，調(diào)節(jié)亮度與a的同亮。此時(shí)該點(diǎn)光源即為測量點(diǎn)b(35，21或19，5)。
4.保持黑色立柱a、b的亮度、高度和橫向位置均不變(即亮度、z軸坐標(biāo)和x軸坐標(biāo)不變)，囑受試分辨b相對a是在其前還是其后，若不能辨認(rèn)，則將縱向距離(y軸坐標(biāo)之差)加大(從1cm開始，逐漸至2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20cm)，直至受試能準(zhǔn)確識別b對a的相對位置關(guān)系，此時(shí)a、b之間縱向距離(y軸坐標(biāo)之差)，即為10-4cd/m2下受試的深徑覺。
二、訓(xùn)練微光環(huán)境下空間判位能力(以參考點(diǎn)10-4cd/m2為例)
1.在暗室環(huán)境下，受試距儀器6m，視線高度與黑色立柱2中點(diǎn)平齊。
2.放置黑色立柱a在紅色棋盤格6上，將a的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將a中點(diǎn)處的點(diǎn)光源開啟，調(diào)節(jié)亮度為10-4cd/m2，以此為參考點(diǎn)a(x0，y0，5)。
3.在黑色立柱a前后5cm范圍內(nèi)，隨機(jī)放置多個(gè)黑色立柱，且在縱向上不互相遮擋(y軸坐標(biāo)不相同)，每個(gè)立柱上亮起的點(diǎn)光源位置和亮度在一定范圍內(nèi)隨機(jī)。這些點(diǎn)光源為測量點(diǎn)，其x軸坐標(biāo)隨機(jī)，y軸坐標(biāo)與y0之差的絕對值小于5cm，z軸坐標(biāo)與在1～10之間。
4.囑受試指出這些點(diǎn)光源是在參考點(diǎn)前還是后，之后將正確的位置關(guān)系告知受試者，以直接反饋法進(jìn)行訓(xùn)練。
三、訓(xùn)練微光環(huán)境下空間判距能力(以參考點(diǎn)10-4cd/m2為例)
1.在暗室環(huán)境下，受試距儀器6m，視線高度與黑色立柱2中點(diǎn)平齊。
2.放置黑色立柱a在棋盤格底板上，開啟a的接受遙控器控制按鈕6，將a的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將a中點(diǎn)處的點(diǎn)光源開啟，調(diào)節(jié)亮度為10-4cd/m2，以此為參考點(diǎn)a(x0，y0，5)。
3.在黑色立柱a一側(cè)，縱向相距25至35cm范圍內(nèi)，放置多個(gè)黑色立柱，且在縱向上不互相遮擋(y軸坐標(biāo)不相同)，每個(gè)立柱上亮起的點(diǎn)光源位置和亮度在一定范圍內(nèi)隨機(jī)。這些點(diǎn)光源為測量點(diǎn)，位于參考點(diǎn)同側(cè)，其x軸坐標(biāo)隨機(jī)，y軸坐標(biāo)與y0之差在25～35之間，z軸坐標(biāo)與在1～10之間。
4.囑受試將這些點(diǎn)光源按與參考點(diǎn)的直線距離進(jìn)行排序，或估計(jì)距離，之后將正確的順序或距離告知受試者，以直接反饋法進(jìn)行訓(xùn)練。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種微光環(huán)境下視覺檢測訓(xùn)練儀，是以回答目標(biāo)相對位置關(guān)系的正確與否代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)拉繩方式，避免被檢者通過感知拉力大小來對判斷目標(biāo)的相對位置關(guān)系。而且在前后位置關(guān)系的基礎(chǔ)上加入上下、左右的位置關(guān)系，來模擬三維空間內(nèi)的物體位置關(guān)系，并可以對直線距離進(jìn)行計(jì)算，以此對飛行員進(jìn)行空間判位和空間判距能力的訓(xùn)練。本發(fā)明提供了一種能夠針對夜間飛行的立體視覺檢測訓(xùn)練儀器；其以回答位置關(guān)系的正確與否作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；模擬三維空間內(nèi)的物體位置關(guān)系，對飛行員進(jìn)行空間判位和空間判距能力的訓(xùn)練；通過不同亮度的點(diǎn)光源，使飛行員體驗(yàn)到微光環(huán)境下三維空間內(nèi)目標(biāo)的位置關(guān)系。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。