WO2014158055A1 - Method for examining and assessing the eye fatigue of a personal computer user - Google Patents

Method for examining and assessing the eye fatigue of a personal computer user Download PDF

Info

Publication number
WO2014158055A1
WO2014158055A1 PCT/RU2013/000775 RU2013000775W WO2014158055A1 WO 2014158055 A1 WO2014158055 A1 WO 2014158055A1 RU 2013000775 W RU2013000775 W RU 2013000775W WO 2014158055 A1 WO2014158055 A1 WO 2014158055A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
screen
user
eyes
distance
spine
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000775
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Андрей Петрович РЫТИК
Original Assignee
Rytik Andrei Petrovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rytik Andrei Petrovich filed Critical Rytik Andrei Petrovich
Publication of WO2014158055A1 publication Critical patent/WO2014158055A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116Determining posture transitions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304Detection arrangements using opto-electronic means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0484Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] for the control of specific functions or operations, e.g. selecting or manipulating an object, an image or a displayed text element, setting a parameter value or selecting a range
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30Anatomical models
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/20Workers
    • A61B2503/24Computer workstation operators
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2576/00Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Abstract

This invention relates to the field of ergonomics, occupational psychology and medicine and can be used for diagnosing a person's functional state. Proposed is a method for examining and assessing the eye fatigue of a personal computer user which makes it possible to prevent eye fatigue while also preventing curvature of the spine by means of maintaining a safe distance between the screen and the user's eyes. The technical result is an increase in the accuracy of eye fatigue assessment as a result of determining the optimal distance from the screen to a person's eyes.

Description

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОЦЕНКИ УСТАЛОСТИ ГЛАЗ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ METHOD FOR RESEARCH AND EVALUATION OF USER'S EYE Fatigue
ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА PERSONAL COMPUTER
Область техники  Technical field
Изобретение относится к области эргономики, психологии труда, медицине, и может быть использовано для диагностики функционального состояния человека, для оценки психоэмоционального состояния, а также может быть применено в производственных условиях и в быту, для экспресс-диагностики водителей.  The invention relates to the field of ergonomics, labor psychology, medicine, and can be used to diagnose a functional state of a person, to assess the psycho-emotional state, and can also be used in a work environment and at home, for express diagnostics of drivers.
Предшествующий уровень техники  State of the art
Известен способ предотвращения и профилактики сутулости спины, искривления позвоночника, деформации грудной клетки, травм шейного отдела у человека, работающего с монитором компьютера (см. заявку на патент РФ jV°2006130199, МПК А61Н1/00), заключающийся в том, что для получения возможности самостоятельного зрительного контроля положение головы, корпуса туловища, осанки и позы во время работы с компьютером, вьппе верхней границы экрана монитора устанавливается зеркальный отражающий элемент, обладающий способностью показать человеку отражение его лица в одном поле зрения вместе с экраном монитора, и дающий этим человеку возможность постоянно зрительно контролировать положение головы и корректировать свою осанку, не прерывая работу.  There is a method of preventing and preventing back stoop, curvature of the spine, chest deformation, injuries of the cervical spine in a person working with a computer monitor (see RF patent application jV ° 2006130199, IPC A61H1 / 00), which consists in the fact that in order to be able to independent visual control of the position of the head, body, posture and posture while working with a computer, a mirror reflecting element is installed at the top of the monitor screen, which has the ability to show a person its reflection face in the same field of view, along with the monitor screen, and gives this person the opportunity to continually visually monitor the position of the head and adjust its posture without interrupting work.
Однако данный способ не имеет защиты от игнорирования пользователем экрана, что делает метод субъективным и формальным.  However, this method does not have protection against user ignoring the screen, which makes the method subjective and formal.
Известен способ и устройство для определения ослабления зрительной производительности (см. патент РФ на ИЗ .444978, МПК А61ВЗ/024). A known method and device for determining attenuation of visual performance (see RF patent for IZ .444978, IPC A61BZ / 024).
Техническим результатом является описание рабочих характеристик глаза в различных областях поля зрения человека. Каждое оценочное изображение содержит взнос, по меньшей мере, двух элементов, выбранных из списка, содержащего: базовое изображение, тестовое изображение, шумовое изображение, и множество оценочных изображений сформированных из базового изображения.The technical result is a description of the performance characteristics of the eye in various areas of the human field of vision. Each evaluation image contains a contribution of at least two elements selected from a list comprising: a base image, a test image, a noise image, and a plurality of evaluation images formed from the base image.
Человек может определить видит ли оно тестовое изображение в оценочном изображении, и процессор данных дополнительно выполнен так, чтобы оценивать отклики человека так, чтобы предоставлять показания внутреннего шума и одного или более из зрительной эффективности и зрительной чувствительности как функции положения в поле зрения человека. Однако данный способ не учитывает мотивацию пользователя и тем более не позволяет проводить оценку усталости глаз без отрыва от процесса работы или отдыха у экрана. A person can determine whether he sees the test image in the evaluation image, and the data processor is further configured to evaluate the responses of the person so as to provide indications of internal noise and one or more of visual effectiveness and visual sensitivity as a function of position in the person’s field of vision. However, this method does not take into account the motivation of the user and, moreover, does not allow an assessment of eye fatigue without interruption from the process of work or rest at the screen.
Известен способ коррекции осанки пользователя персонального компьютера и устройство для коррекции осанки пользователя персонального компьютера (см. патент РФ на ИЗ N°2317043, МПК А61В5/1), заключающийся в том, что для коррекции осанки пользователя на поверхности пользователя, обращенной к цифровой камере, закрепляют метку или маркер. Определяют посредством цифровой камеры и программных средств положение метки или маркера, соответствующее нормальному вертикально ориентированному положению позвоночника пользователя, отклонению положения позвоночника пользователя от нормального вертикально ориентированного положения на допустимую величину, отклонению положения позвоночника от нормального вертикально ориентированного положения на недопустимую величину. При отклонении положения позвоночника от нормального вертикально ориентированного положения на недопустимую величину блокируют работу программного средства на основе показаний цифровой камеры. Разблокирование программного средства осуществляют коррекцией положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение или положение, при котором отклонение позвоночника соответствует допустимой величине, также на основании показаний цифровой камеры.  A known method of correcting the posture of a user of a personal computer and a device for correcting the posture of a user of a personal computer (see RF patent for IZ N ° 2317043, IPC A61B5 / 1), which consists in the fact that for correcting the user's posture on the user's surface facing a digital camera, pin a tag or marker. The position of the mark or marker corresponding to the normal vertically oriented position of the user's spine, the deviation of the position of the user's spine from the normal vertically oriented position by an acceptable value, the deviation of the position of the spine from the normal vertically oriented position by an invalid value is determined using a digital camera and software. If the position of the spine deviates from the normal vertically oriented position by an unacceptable value, the operation of the software is blocked based on the readings of a digital camera. Unlocking the software is carried out by correcting the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position or a position in which the deviation of the spine corresponds to an acceptable value, also based on the readings of a digital camera.
Однако данный способ имеет ограничение, связанное с необходимостью установки метки на коже пользователя. Кроме того исключена возможность работы при разном уровне освещенности и без дополнительной подстройки цифровой камеры.  However, this method has a limitation associated with the need to set labels on the skin of the user. In addition, the possibility of working at different levels of illumination and without additional adjustment of the digital camera is excluded.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ коррекции осанки пользователя персонального компьютера и устройство для коррекции осанки пользователя персонального компьютера (см. патент РФ на ИЗ N°2317042 МПК A61F5/00, А61В5/11), характеризующийся тем, что предварительно фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя, отклонение положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину посредством датчика, который закрепляют на одежде пользователя и электрически сообщают с системным блоком с возможностью взаимодействия с программными средствами, с которыми взаимодействует пользователь посредством средств управления, а затем производят коррекцию положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение, причем фиксацию отклонения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину осуществляют путем блокирования работы программного средства посредством датчика, а коррекцию положения позвоночника осуществляют путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение в результате разблокирования работы программного средства посредством датчика. Closest to the claimed solution is a method of correcting the posture of the user of a personal computer and a device for correcting the posture of the user of a personal computer (see RF patent for IZ N ° 2317042 IPC A61F5 / 00, A61B5 / 11), characterized in that it preliminarily fixes a normal vertically oriented position the user's spine, the deviation of the position of the spine from its normal position by an unacceptable value through a sensor that is mounted on the user's clothing and is electrically communicated with dark block to interact with the software, which is reacted the user by means of controls, and then correct the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position, and fixing the deviation of the spine from its normal position by an unacceptable value is carried out by blocking the software using the sensor, and the correction of the position of the spine is carried out by returning it to normal vertically oriented position as a result of unlocking the software tool m sensor.
Данный способ осуществляется с помощью Устройства, которое содержит модули персонального компьютера, сообщенные друг с другом - системный блок, подключенный к источнику электрической энергии, с программными средствами и со средствами записи, хранения, воспроизведения и уничтожения информации, средство управления, жидкокристаллический дисплей и датчик для определения нормального вертикально ориентированного положения позвоночника пользователя, отклонения положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину, причем датчик закреплен на одежде пользователя, электрически сообщен с системным блоком с возможностью взаимодействия с программными средствами, с которыми взаимодействует пользователь посредством средств управления, и блокирования работы программного средства в случае отклонения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину и с возможностью разблокирования программного средства при коррекции положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение.  This method is carried out using the Device, which contains personal computer modules communicated with each other - a system unit connected to an electric energy source, with software and with means for recording, storage, reproduction and destruction of information, a control tool, a liquid crystal display and a sensor for determining the normal vertically oriented position of the user's spine, deviation of the position of the spine from its normal position by an unacceptable amount moreover, the sensor is mounted on the user's clothing, is electrically connected with the system unit with the possibility of interacting with software that the user interacts with by means of control, and blocking the operation of the software in case the spine deviates from its normal position by an unacceptable amount and with the possibility of unlocking the software when correcting the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position.
Недостатком прототипа является необходимость закрепления на человеке датчика. Это в свою очередь накладывает ограничение на потенциальную аудиторию пользователей (так, например, использование датчиков предполагает ограничение движений и, соответственно, затрудняет реализацию способа с детьми, выдвигает ряд требований к одежде и самому датчику).  The disadvantage of the prototype is the need to fix the sensor on a person. This, in turn, imposes a restriction on the potential audience of users (for example, the use of sensors involves restricting movements and, therefore, complicates the implementation of the method with children, puts forward a number of requirements for clothes and the sensor itself).
Задачей настоящего решения является создание способа исследования и оценки усталости глаз пользователя компьютера, позволяющего предотвратить усталость глаз и, одновременно, искривление позвоночника пользователя путем поддержания безопасного расстояния от экрана до глаз человека. Технический результат заключается в повышении достоверности оценки усталости глаз за счет определения оптимального расстояния от экрана до глаз человека. The objective of this solution is to create a method for studying and evaluating eye fatigue of a computer user, which helps to prevent eye fatigue and, at the same time, curvature of the user's spine by maintaining a safe distance from the screen to the human eye. The technical result consists in increasing the reliability of the assessment of eye fatigue by determining the optimal distance from the screen to the eyes of a person.
Поставленная задача решается тем, что в способе исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера, заключающемся в том, что предварительно с помощью программного средства фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя, отклонение положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину; производят коррекцию положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение, согласно заявляемому решению, нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя фиксируют встроенной фронтальной видеокамерой с последующей передачей видеоизображения на программный сервис компьютера; с помощью программы и видеокамеры определяют проекцию расстояния между центрами глаз, зафиксированное на видеоизображении при комфортном расстоянии между пользователем и экраном компьютера, которое составляет не менее 2-х диагоналей экрана; путем съемки видеокамерой регистрируют динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре во времени; если расстояние между пользователем и экраном компьютера составляет менее 2-х диагоналей экрана, выводят предупреждение на экран; в качестве предупреждения выводят наложение на изображение экрана визуальных эффектов и/или звуковых и/или вибро-сигналов; при этом чем меньше расстояние между пользователем и экраном, тем сильнее воздействие визуальных эффектов в виде размытия экрана и/или звуковых и/или вибро-сигналов.  The problem is solved in that in the method for studying and evaluating eye fatigue of a user of a personal computer, which consists in the fact that previously using a software tool fixes the normal vertically oriented position of the user's spine, deviation of the position of the spine from its normal position by an unacceptable amount; correcting the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position, according to the claimed solution, the normal vertically oriented position of the user's spine is fixed with an integrated front-facing video camera, followed by video transmission to the computer software service; using a program and a video camera determine the projection of the distance between the centers of the eyes, fixed on the video image at a comfortable distance between the user and the computer screen, which is at least 2 screen diagonals; by shooting with a video camera, the dynamics of changes in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame in time is recorded; if the distance between the user and the computer screen is less than 2 screen diagonals, a warning is displayed on the screen; as a warning, an overlay of visual effects and / or sound and / or vibration signals is displayed on the screen image; however, the smaller the distance between the user and the screen, the stronger the effect of visual effects in the form of blurring the screen and / or sound and / or vibration signals.
Кроме того, с целью самоконтроля пользователя при фиксации изменения расстояния между центрами глаз в проекции кадра в качестве визуального эффекта используют затенение экрана и/или изображение анимационных персонажей. После 30 минутной работы программы выводят на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз и выводят игровые расслабляющие упражнения для глаз или рекомендацию о перерыве на 5 минут, после чего визуальный эффект экрана и дополнительные сигналы выключают. Для экономии программно-аппаратного ресурса используют алгоритм разложения видеоряда на серию кадров с последующим анализом лишь каждого пятого кадра. Заявляемое решение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера, где позициями обозначены: In addition, for the purpose of user self-control when recording changes in the distance between the centers of the eyes in the projection of the frame, screen shading and / or the image of animated characters are used as a visual effect. After 30 minutes of work, the program displays a message about the need for a break and rest for the eyes and displays game relaxing exercises for the eyes or a recommendation for a break of 5 minutes, after which the visual effect of the screen and additional signals are turned off. To save hardware and software resources, an algorithm for decomposing a video sequence into a series of frames with the subsequent analysis of only every fifth frame is used. The claimed solution is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a device for research and assessment of eye fatigue of a user of a personal computer, where the positions indicated:
1 - клавиатура,  1 - keyboard
2 - дополнительная цифровая камера,  2 - additional digital camera,
3 - экран,  3 - screen
4 - фронтальная камера,  4 - front camera
5 - инфракрасный прожектор,  5 - infrared spotlight,
6 - системный блок.  6 - system unit.
Сущность заявляемого решения заключается в следующем.  The essence of the proposed solution is as follows.
Фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя встроенной фронтальной видеокамерой с последующей передачей видеоизображения на программный сервис компьютера. Для этого с помощью программы и видеокамеры определяют проекцию в кадре камеры расстояния между центрами глаз, зафиксированное при комфортном расстоянии между пользователем и экраном компьютера. Комфортное расстояние определяют исходя из соблюдения условий: расстояние между пользователем и экраном должно быть наибольшим, и не менее 2 диагоналей экрана. Путем прерывистой съемки видеокамерой регистрируют динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре во времени. Отклонение положения позвоночника пользователя по отношению к экрану от нормального его положения на недопустимую величину определяют по изменению проекции расстояния между центрами глаз в кадре камеры. Соответственно, судят об искривлении позвоночника. В этом случае с помощью программного обеспечения осуществляют наложение на изображение экрана визуального эффекта в виде размытия изображения и/или звуковых и/или вибро-сигналов и/или изображение анимационных персонажей. Определяют суммарное время нахождения лица в кадре камеры и соотносят его с заданным в настройках программы ограничением времени у экрана. После 30 минутной работы программы выводят на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз и выводят игровые расслабляющие упражнения для глаз или рекомендацию о перерыве на 5 минут, после чего визуальный эффект экрана и дополнительные сигналы выключаются.  The normal vertically oriented position of the user's spine is recorded with the integrated front-facing video camera with the subsequent transfer of the video image to the computer software service. To do this, using the program and the video camera, the projection in the camera frame of the distance between the centers of the eyes, fixed at a comfortable distance between the user and the computer screen, is determined. Comfortable distance is determined on the basis of compliance with the conditions: the distance between the user and the screen should be the largest, and at least 2 diagonals of the screen. By intermittent shooting with a video camera, the dynamics of the change in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame in time is recorded. The deviation of the position of the user's spine in relation to the screen from its normal position by an unacceptable value is determined by the change in the projection of the distance between the centers of the eyes in the camera frame. Accordingly, they judge the curvature of the spine. In this case, using the software, a visual effect is superimposed on the screen image in the form of image blur and / or sound and / or vibration signals and / or image of animation characters. The total time spent by the person in the camera frame is determined and correlated with the screen time limit specified in the program settings. After 30 minutes of work, the program displays a message about the need for a break and rest for the eyes and displays game relaxing exercises for the eyes or a recommendation for a break of 5 minutes, after which the visual effect of the screen and additional signals turn off.
Кроме того, помощью программного обеспечения можно определять на видеоизображении симметрию между расстояниями от центра каждого глаза до переносицы, при появлении существенных отличий этих расстояний делают вывод об изменении угла поворота головы относительно экрана. In addition, using the software, you can determine the symmetry on the video image between the distances from the center of each eye to nose bridge, with the appearance of significant differences of these distances conclude that the angle of rotation of the head relative to the screen.
Таким образом, заявляемое решение способствует осуществлению динамической обратной связи между положением пользователя у экрана и видеоизображением, фиксирующим изменение проекции расстояния между центрами глаз и переносицей в проекции кадра и изменение его осанки.  Thus, the claimed solution contributes to the implementation of dynamic feedback between the user's position at the screen and the video image, fixing the change in the projection of the distance between the centers of the eyes and the nose in the projection of the frame and the change in its posture.
Способ осуществляется следующим образом.  The method is as follows.
Для осуществления способа используют компьютер, фронтальную видеокамеру 4, интегрированную с корпусом компьютера, или дополнительную цифровую камеру 2, регистрирующую присутствие пользователя у экрана 3 компьютера. Видеоизображение движения пользователя, осанка, угол взгляда на экран анализируют с помощью специально разработанной программы. Для ввода изображения используют камеру (фронтальную интегрированную 4 или дополнительную цифровую 2) со скоростью работы не менее 30 кадров в секунду. Программа позволяет анализировать введенное в компьютер видеоизображение, проводит покадровую пороговую обработку видеопотока и запись осанки, времени у экрана, расстояния от экрана, угол ввзгляда, число ошибок ввода с клавиатуры. Для экономии программно-аппаратного ресурса используется алгоритм разложения видеоряда на серию кадров с последующим анализом лишь каждого пятого кадра, движущегося человека в режиме реального времени.  To implement the method, a computer is used, a front-facing video camera 4, integrated with the computer case, or an additional digital camera 2, which registers the presence of a user at the computer screen 3. The video image of the user's movement, posture, viewing angle on the screen are analyzed using a specially designed program. To enter an image, use a camera (front integrated 4 or additional digital 2) with a speed of at least 30 frames per second. The program allows you to analyze the video image entered into the computer, conducts frame-by-frame threshold processing of the video stream and records posture, screen time, distance from the screen, viewing angle, and the number of keyboard input errors. To save hardware and software resources, an algorithm for decomposing a video sequence into a series of frames is used, followed by analysis of only every fifth frame of a moving person in real time.
Встроенную фронтальную камеру устанавливают или активизируют так, чтобы ее ось была на уровне глаз человека, а объектив находился в одной плоскости с экраном. Дополнительно может быть установлена цифровая видеокамера, которую также направляют на человека. Закрепляют инфракрасный прожектор и направляют era на человека. Соединяют системный блок 6, клавиатуру 1, экран 3 компьютера, видеокамеры. В случае низкой освещенности надевают специальные очки с инфракрасными метками на краях оправы.  The built-in front camera is mounted or activated so that its axis is at the level of human eyes and the lens is in the same plane with the screen. In addition, a digital video camera can also be installed, which is also aimed at a person. An infrared spotlight is fixed and era directed at a person. Connect the system unit 6, keyboard 1, screen 3 of the computer, the camcorder. In the case of low light, wear special glasses with infrared marks on the edges of the frame.
Запускают фронтальную камеру и проверяют ее работоспособность. Запускают программу. Одновременно с запуском программы автоматически запускается сервис распознавания лица в кадре камеры. При первом запуске программа предлагает пользователю выбрать зарегистрированную учетную запись или завести новую и провести индивидуальную настройку параметров. В процессе настройки на экран выводят общепринятую в офтальмологии таблицу оценки зрения. Инструкция к настройке предлагает пользователю отстраниться от дисплея на максимально возможное, но комфортное для чтения всех строк таблицы оценки зрения расстояние (которое составляет не менее 2-х диагоналей экрана), и нажать на кнопку «ОК». Если все сделано правильно, программа заводит новую учетную запись с идентификационными данными пользователя. Далее программа скрывается в диспетчере задач и работает в фоновом режиме. Launch the front camera and check its performance. Run the program. Simultaneously with the launch of the program, the face recognition service in the camera frame automatically starts. At the first start, the program prompts the user to select a registered account or create a new one and carry out individual settings. In the process of adjustment, the table of vision assessment generally accepted in ophthalmology is displayed. The setup manual suggests that the user move away from the display as far as possible, but comfortable for reading all the lines of the table of vision assessment distance (which is at least 2 screen diagonals), and click on the "OK" button. If everything is done correctly, the program starts a new account with user credentials. Next, the program hides in the task manager and runs in the background.
Если расстояние от глаз пользователя до экрана менее заданного при настройке, экран размывается и становится не читабельным, заставляя отодвинуться, то есть, чем больше отклонение пользователя от заданного положения, тем хуже изображение на экране. При этом не происходит отключения экрана, если отклонение больше критического. Таким образом реализуется эффект динамической обратной связи: пользователь корректирует собственное положение у экрана и тем самым улучшает видеоизображение. Кроме визуальных эффектов размытия/затенения экрана, программа предусматривает появление на экране анимированного персонажа, а также звуковые и вибро сообщения. В случае игнорирования пользователем или при частом нарушении безопасного расстояния на экране появляется анимационный персонаж.  If the distance from the user's eyes to the screen is less than the specified one during setup, the screen is blurred and becomes unreadable, forcing it to move away, that is, the greater the user’s deviation from the set position, the worse the image on the screen. In this case, the screen does not turn off if the deviation is more than critical. Thus, the effect of dynamic feedback is realized: the user adjusts his own position near the screen and thereby improves the video image. In addition to the visual effects of blurring / shading the screen, the program provides for the appearance of an animated character on the screen, as well as sound and vibro messages. In case of ignoring by the user or with frequent violation of the safe distance, an animated character appears on the screen.
Одновременно с запуском программы и только при наличии лица в кадре работает таймер общего времени пользования у экрана, по истечении его работы программа предложит сделать перерыв или серию игровых упражнений для глаз.  Simultaneously with the launch of the program and only if there is a person in the frame, the timer for the total time of use at the screen works, after its work the program will offer to take a break or a series of game exercises for the eyes.
Пример конкретного осуществления способа.  An example of a specific implementation of the method.
При осуществлении способа первоначально определяли комфортное расстояние между пользователем и экраном компьютера, при котором сохранялась возможность чтения строк настроечной таблицы экрана. При этом руководствовались также правилом, что расстояние от глаз до экрана должно быть: 2-3 диагоналей монитора, в случае дисплеев от 15 до 22 дюймов и не менее 30-50 см, в случае экранов меньшей диагонали. В большинстве случаев расстояние составляло 50 см между глазами и экраном, что соответствовало 15 относительных единиц для проекции расстояния между центрами глаз в видеокадре. То есть, зафиксированное видеокамерой нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя определено как безопасное для глаз и видеоизображение данного положения передано в программный сервис компьютера. Затем в фоновом режиме работы программы и режиме фотоаппарата камеры анализировался каждый пятый кадр, для которого фиксировали динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре. Если расстояние становилось более 20 относительных единиц, делали вывод о сокращении расстояния от глаз пользователя до экрана (меньше безопасного для глаз) и о соответствующем отклонении от вертикального положения. В этот момент с помощью программного обеспечения производили размытие экрана компьютера, которое может сопровождаться затенением экрана, а также звуковыми эффектами в виде стилизованных голосовых команд персонажа интерфейса программы или вибро-сигналами. В качестве визуальных эффектов могут быть также использованы анимационные изображения, выводимые на экран. Изменение на несколько относительных единиц проекции расстояния между центрами глаз в кадре соответствует в большинстве случаев отклонению позвоночника от вертикального положения на десять градусов. When implementing the method, the comfortable distance between the user and the computer screen was initially determined, at which the ability to read the lines of the screen adjustment table was maintained. At the same time, they were also guided by the rule that the distance from the eyes to the screen should be: 2-3 monitor diagonals, in the case of displays from 15 to 22 inches and at least 30-50 cm, in the case of screens of a smaller diagonal. In most cases, the distance was 50 cm between the eyes and the screen, which corresponded to 15 relative units for projecting the distance between the centers of the eyes in the video frame. That is, the normal vertically oriented position of the user's spine fixed by the video camera is defined as safe for the eyes and the video image of this position is transmitted to the computer software service. Then, in the background mode of the program and the camera mode of the camera, every fifth frame was analyzed, for which the dynamics were recorded changes in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame. If the distance became more than 20 relative units, a conclusion was drawn about a reduction in the distance from the user's eyes to the screen (less safe for the eyes) and a corresponding deviation from the vertical position. At this moment, using the software, the computer screen was blurred, which can be accompanied by a screen shading, as well as sound effects in the form of stylized voice commands of the character of the program interface or vibration signals. Animated images displayed on the screen can also be used as visual effects. A change in the distance between the centers of the eyes by several relative units of projection in the frame corresponds in most cases to a ten-degree deviation of the spine from the vertical position.
Аналогично с помощью программного обеспечения определяли на видеоизображении симметрию между проекциями расстояний от центра каждого глаза до переносицы, которые составляли по пятнадцать относительных единиц. При появлении существенных отличий этих расстояний на более чем 5 единиц делали вывод об изменении угла поворота головы относительно экрана. С помощью программного обеспечения фиксировали длительность изменения угла поворота головы относительно экрана и через 1 минуту выводили предупреждение на экран в виде визуальных эффектов.  Similarly, using software, we determined the symmetry on the video image between the projections of the distances from the center of each eye to the nose bridge, which amounted to fifteen relative units. When significant differences of these distances by more than 5 units appeared, a conclusion was drawn about a change in the angle of rotation of the head relative to the screen. Using the software, the duration of the change in the angle of rotation of the head relative to the screen was recorded and after 1 minute a warning was displayed on the screen in the form of visual effects.
Дополнительно программным путем определяли линию плеч и относительно нее положение глаз во времени. При относительно ровном и вертикальном положении спины пользователя расстояние между центрами глаз и линией плеч составляло порядка 50 относительных единиц, при наклоне головы вперед расстояние уменьшалось, при этом делали вывод о неправильном положении шейного участка позвоночника. Если расстояние уменьшалось более чем на 10 единиц, через 1 минуту с помощью программного обеспечения производили затемнение или размытие экрана компьютера, которое сопровождалось также сообщениями персонажа интерфейса программы о коррекции осанки.  Additionally, the shoulder line and relative to it the position of the eyes in time were determined by software. With a relatively flat and vertical position of the user's back, the distance between the centers of the eyes and the line of the shoulders was about 50 relative units, with the head tilted forward, the distance decreased, and a conclusion was made about the incorrect position of the cervical spine. If the distance was reduced by more than 10 units, after 1 minute, the computer screen was darkened or blurred using software, which was also accompanied by messages from the program interface character about posture correction.
Через 30 минут после начала работы программы выводили на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз, с предложением погасить экран на несколько минут или пройти игровые расслабляющие упражнения для глаз.  30 minutes after the start of the program, a message was displayed on the screen about the need for a break and rest for the eyes, with a proposal to turn off the screen for a few minutes or undergo gaming relaxing exercises for the eyes.

Claims

Формула Formula
1. Способ исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера, где в качестве физиологического параметра выбирают усталость глаз, заключающийся в том, что предварительно с помощью программного средства фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя, отклонение положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину; производят коррекцию положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение; отличающийся тем, что нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя фиксируют встроенной фронтальной видеокамерой с последующей передачей видеоизображения на программный сервис компьютера; с помощью программы и видеокамеры определяют проекцию расстояния между центрами глаз, зафиксированное на видеоизображении при комфортном расстоянии между пользователем и экраном компьютера, которое составляет не менее 2-х диагоналей экрана; путем съемки видеокамерой регистрируют динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре во времени; если расстояние между пользователем и экраном компьютера составляет менее 2-х диагоналей экрана, выводят предупреждение на экран; в качестве предупреждения выводят наложение на изображение экрана визуальных эффектов в виде размытия экрана и/или звуковых и/или вибро-сигналов; чем меньше расстояние между пользователем и экраном, тем сильнее воздействие визуальных эффектов в виде размытия экрана и/или звуковых и/или вибро-сигналов.  1. A method for examining and evaluating eye fatigue of a user of a personal computer, where eye fatigue is selected as a physiological parameter, which consists in preliminarily using the software to fix the normal vertically oriented position of the user's spine, deviating the position of the spine from its normal position by an unacceptable amount; correct the position of the spine by returning it to its normal vertically oriented position; characterized in that the normal vertically oriented position of the user's spine is fixed by the integrated front-facing video camera with subsequent transmission of the video image to the computer software service; using a program and a video camera determine the projection of the distance between the centers of the eyes, fixed on the video image at a comfortable distance between the user and the computer screen, which is at least 2 screen diagonals; by shooting with a video camera, the dynamics of changes in the projection of the distance between the centers of the eyes in the frame in time is recorded; if the distance between the user and the computer screen is less than 2 screen diagonals, a warning is displayed on the screen; as a warning, an overlay of visual effects on the screen image in the form of screen blur and / or sound and / or vibration signals is output; the smaller the distance between the user and the screen, the stronger the effect of visual effects in the form of blurring the screen and / or sound and / or vibration signals.
2. Способ исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера по п.1, отличающийся тем, что с целью самоконтроля пользователя при фиксации изменения расстояния между центрами глаз в проекции кадра в качестве визуального эффекта используют затенение экрана и/или изображение анимационных персонажей.  2. A method for examining and evaluating eye fatigue of a user of a personal computer according to claim 1, characterized in that for the purpose of user self-control when recording changes in the distance between the centers of the eyes in the projection of the frame, screen shading and / or image of animated characters are used as a visual effect.
3. Способ исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера по п.1 , отличающийся тем, что после 30 минутной работы программы выводят на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз и выводят игровые расслабляющие упражнения для глаз или рекомендацию о перерыве на 5 минут, после чего визуальный эффект экрана и дополнительные сигналы выключают. 3. A method for examining and evaluating eye fatigue of a personal computer user according to claim 1, characterized in that after 30 minutes of operation, the program displays a message about the need for a break and rest for the eyes and displays game relaxing exercises for the eyes or a recommendation for a break of 5 minutes then the visual effect of the screen and additional signals turn off.
4. Способ исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера по п.1, отличающийся тем, что для экономии программно- аппаратного ресурса используют алгоритм разложения видеоряда на серию кадров с последующим анализом лишь каждого пятого кадра, отображающего движущегося пользователя в режиме реального времени. 4. A method for studying and evaluating eye fatigue of a user of a personal computer according to claim 1, characterized in that to save software and hardware resources, an algorithm for decomposing a video sequence into a series of frames is used, followed by analysis of only every fifth frame that displays a moving user in real time.
PCT/RU2013/000775 2013-03-25 2013-09-05 Method for examining and assessing the eye fatigue of a personal computer user WO2014158055A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113244 2013-03-25
RU2013113244/14A RU2522968C1 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014158055A1 true WO2014158055A1 (en) 2014-10-02

Family

ID=51217559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000775 WO2014158055A1 (en) 2013-03-25 2013-09-05 Method for examining and assessing the eye fatigue of a personal computer user

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2522968C1 (en)
WO (1) WO2014158055A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113524182A (en) * 2021-07-13 2021-10-22 东北石油大学 Device and method for intelligently adjusting distance between person and screen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030218721A1 (en) * 1999-10-07 2003-11-27 Stern Roger A. System and method for optimal viewing of computer monitors to minimize eyestrain
RU2317043C1 (en) * 2006-07-14 2008-02-20 Михаил Федорович Мандрыгин Method of correction of pc user's bearing and device for correcting bearing of pc user

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0606680D0 (en) * 2006-04-03 2006-05-10 Univ Cardiff Method of and apparatus for detecting degradation of visual performance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030218721A1 (en) * 1999-10-07 2003-11-27 Stern Roger A. System and method for optimal viewing of computer monitors to minimize eyestrain
RU2317043C1 (en) * 2006-07-14 2008-02-20 Михаил Федорович Мандрыгин Method of correction of pc user's bearing and device for correcting bearing of pc user

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MORGALEV JU.N. ET AL.: "Povyshenie ustoichivosti organizma k neblagopriyatnym faktoram pri rabote na kompiutere.", METODICHESKIE REKOMENDATSII, TOMSK, 2011, pages 17, 20 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113524182A (en) * 2021-07-13 2021-10-22 东北石油大学 Device and method for intelligently adjusting distance between person and screen
CN113524182B (en) * 2021-07-13 2023-05-16 东北石油大学 Device and method for intelligently adjusting distance between person and screen

Also Published As

Publication number Publication date
RU2522968C1 (en) 2014-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230118575A1 (en) Computerized refraction and astigmatism determination
US20230320581A1 (en) Computerized testing and determination of a visual field of a patient
JP6774136B2 (en) Methods and systems for automatic vision diagnosis
EP3490433B1 (en) Wearable device having a display, lens, illuminator, and image sensor
AU2012224470B2 (en) Device and method for investigating, diagnosing, or helping to diagnose, and treating functional vision problems
CN110573061A (en) Ophthalmologic examination method and apparatus
WO2016001796A1 (en) Eye condition determination system
US10070787B2 (en) System and method for detection and monitoring of a physical condition of a user
RU2522968C1 (en) Method of investigating and evaluating eye fatigue of personal computer user
JP5351704B2 (en) Image sickness tolerance evaluation apparatus and program
CN104352340A (en) Comprehensive visual function training device and comprehensive visual function training method
US20230359273A1 (en) Retinal reflection tracking for gaze alignment
WO2023196186A1 (en) Improved systems and methods for testing peripheral vision
KR20230013833A (en) Apparatus for measuring visual acuity using eye tracking and spatial frequency and method thereof
Chang Eye tracking and game mechanics: An evaluation of unmodified tablet computers for use in vision screening software for children
Kurdziel et al. VCOP--The System of Visual Communication with Computers for Paralyzed Users

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13879971

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13879971

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1