題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于液晶的眼控防眩光成像儀
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 數(shù)理
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 由于時(shí)間或空間上極端亮度對(duì)比造成的眩光,會(huì)造成人眼視覺(jué)不舒適，降低目標(biāo)可見(jiàn)度，危害人眼健康等影響，為了有效解決這些問(wèn)題，我們提出了利用液晶的局部選通特性和基于眼電圖的視線(xiàn)跟蹤技術(shù)的防眩光成像儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光強(qiáng)的單像素選通，將眩光光強(qiáng)至少降低2個(gè)數(shù)量級(jí)，有效提升了成像質(zhì)量，并且，由于眼電圖技術(shù)的精度高、實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單等特性，儀器的智能化程度得到很大的提高，實(shí)現(xiàn)了高精度的智能化眼控對(duì)焦和高精度的清晰成像。
- 詳細(xì)介紹：
- 在日常生活中，由于時(shí)間或空間上的極端亮度對(duì)比產(chǎn)生的眩光，會(huì)造成人眼視覺(jué)不舒適，降低目標(biāo)可見(jiàn)度，危害人眼健康，使工人在焊接作業(yè)、煉鋼作業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)中因不能看清眩光中的細(xì)節(jié)，而造成工作效率降低或發(fā)生危害其生命安全等事故，而在軍事領(lǐng)域，由于眩光造成的射擊精確度下降和太陽(yáng)光對(duì)飛行員產(chǎn)生干擾等現(xiàn)象很常見(jiàn)?；谝陨鲜聦?shí)，我們提出利用液晶的電光特性，逐個(gè)控制液晶分子偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)局部選通，提高了成像質(zhì)量和儀器的成像寬容度。同時(shí)，考慮到人類(lèi)接受信息中80%來(lái)自眼睛，人眼不僅能夠獲得外界信息供給大腦，還可以作為人機(jī)交互系統(tǒng)的輸入指令，通過(guò)眼睛運(yùn)動(dòng)對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行控制，可以提高設(shè)備操作的精確度和自動(dòng)化程度，提升使用感受。因此，我們結(jié)合了液晶的選通特性和眼控技術(shù)的高精確度及高度智能化特性，設(shè)計(jì)并制作了基于液晶的眼控防眩光成像儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)眩光等強(qiáng)光的選通和自動(dòng)對(duì)焦區(qū)域的選擇。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路： 在日常生活中，由于時(shí)間或空間上的極端亮度對(duì)比產(chǎn)生的眩光，會(huì)造成人眼視覺(jué)不舒適，降低目標(biāo)可見(jiàn)度，危害人眼健康，降低了工人在焊接作業(yè)、煉鋼作業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)中的效率，在軍事領(lǐng)域，由于眩光造成的射擊精確度下降和太陽(yáng)光對(duì)飛行員產(chǎn)生干擾等現(xiàn)象很常見(jiàn)。但是目前的各種防眩光方法都不能對(duì)成像區(qū)域局部選通，使得在某些情況下的成像質(zhì)量達(dá)不到高精確度的要求?；谝陨鲜聦?shí)，我們提出利用液晶的電光特性逐個(gè)控制液晶分子偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)局部選通，提高了成像質(zhì)量和寬容度。同時(shí)，考慮到人類(lèi)接受信息中80%來(lái)自眼睛，人眼還可以作為人機(jī)交互系統(tǒng)的輸入指令。因此，我們結(jié)合了液晶的選通特性和眼控技術(shù)的高精確度及高度智能化特性，設(shè)計(jì)并制作了基于液晶的眼控防眩光成像儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)眩光等強(qiáng)光的選通和自動(dòng)對(duì)焦區(qū)域的選擇。 2.創(chuàng)新點(diǎn)： (1) 可以在光強(qiáng)照度大于100000lx的環(huán)境下成像，光強(qiáng)照度可以降低2個(gè)數(shù)量級(jí)； (2) 對(duì)強(qiáng)光可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)像素的局部光強(qiáng)控制成像； (3) 可以根據(jù)使用者的眼電圖來(lái)主動(dòng)進(jìn)行拍照，對(duì)使用環(huán)境要求較低，適應(yīng)性較強(qiáng)。 3.技術(shù)關(guān)鍵： (1)液晶的選通控制； (2)眼電圖特征信號(hào)曲線(xiàn)的采集； (3)分光棱鏡與CCD及液晶的耦合； (4)自動(dòng)對(duì)焦算法。 4.主要技術(shù)指標(biāo)： (1)液晶進(jìn)行單像素選通，使眩光的光強(qiáng)減小至少2個(gè)數(shù)量級(jí)； (2)利用眼電圖實(shí)現(xiàn)對(duì)焦區(qū)域的選擇，能在儀器的觀察范圍內(nèi)所有區(qū)域?qū)崿F(xiàn)利用眼電圖選擇對(duì)焦區(qū)域。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前，防眩光領(lǐng)域及跟防眩光類(lèi)似的防強(qiáng)光領(lǐng)域的解決方案都是對(duì)成像區(qū)域進(jìn)行整體選通，使得其成像質(zhì)量達(dá)不到高精度的要求。而我們利用液晶的電光特性，將液晶用于眼控防眩光裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)眩光進(jìn)行單像素調(diào)制，能有效提高成像質(zhì)量，并且由于液晶的選通特性，使儀器對(duì)使用光學(xué)環(huán)境的要求降低，增大了儀器使用范圍。 眼電圖技術(shù)是利用眼球的電荷分布特性，在眼球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角膜和視網(wǎng)膜之間電位差會(huì)隨轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和方向不同發(fā)生變化，通過(guò)采集眼電信號(hào)變化曲線(xiàn)與特征信號(hào)曲線(xiàn)對(duì)比即可確定注視點(diǎn)在視平面中的位置。由于眼電圖技術(shù)不影響眼部正常生理活動(dòng)，眼電信號(hào)容易采集、有較高的信噪比，設(shè)備成本相對(duì)較低，所以比較適合投入應(yīng)用。在國(guó)外，現(xiàn)有利用眼電圖技術(shù)的儀器或設(shè)備有眼控鼠標(biāo)、眼控輪椅等，在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道，并且眼電圖技術(shù)在成像儀上的應(yīng)用技術(shù)尚無(wú)人研發(fā)。我們提出的利用眼電圖技術(shù)確定眼球注視位置的方法在防眩光儀上的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)高精度視線(xiàn)方向確定。 經(jīng)過(guò)教育部的國(guó)內(nèi)國(guó)際查新，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與本項(xiàng)目相同的研究?jī)?nèi)容。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.2010年9月獲批國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目 項(xiàng)目名稱(chēng)：基于液晶的直視型防眩光成像儀（No.101070028），研究起止時(shí)間：2010.10-2011.10； 2.2011年課題組成員以第一作者公開(kāi)發(fā)表3篇論文并都被EI檢索收錄 (1) The Anti-Glare Detector Based on Liquid Crystal. Materials Science Forum, Vols.663-665: 755-758, 2011(EI檢索: 20105013481181) (2)Research on the eye controlled model of anti-glare imaging detector. Materials Science Forum, Vols.663-665: 247-251, 2011 (EI檢索: 20105013481048) (3) Research on light amplification panel based on stimulated radiation. Materials Science Forum, Vols.663-665: 344-347, 2011 (EI檢索: 20105013481075) 3. 2011年4月在教育部科技查新工作站進(jìn)行國(guó)際國(guó)內(nèi)查新，結(jié)果為:國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的中英文文獻(xiàn)（非課題組成員發(fā)表文獻(xiàn)）中未見(jiàn)與本項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)完全相同的報(bào)道。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利
作品可展示的形式
- 1.實(shí)物、產(chǎn)品 2.現(xiàn)場(chǎng)演示 3.圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.使用說(shuō)明：(1）帶上頭盔，取下鏡頭的鏡頭蓋，開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)，便可使儀器開(kāi)始工作。 （2）用戶(hù)使用時(shí)務(wù)必使眼睛貼近目鏡，以使電極接觸眼眶。 （3）儀器鏡頭可以方便的更換，用戶(hù)可以任意更換各種兼容本系統(tǒng)的鏡頭，來(lái)實(shí)現(xiàn)多種視野范圍多種場(chǎng)合的使用。 2.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：作品為便攜頭盔式成像儀，體積小，操作方便，靈活性強(qiáng)，對(duì)照度大于100000lx的強(qiáng)眩光反應(yīng)速度快，利用液晶實(shí)現(xiàn)單像素的光強(qiáng)控制；眼控——利用眼電圖技術(shù)進(jìn)行視線(xiàn)方向判別，能更準(zhǔn)確定位眼睛注視位置，使自動(dòng)對(duì)焦區(qū)域的選擇更精確，以便很好地防止眩光并成像。 3.適應(yīng)范圍和推廣前景：作品可以在105lx光強(qiáng)下使用，因此，對(duì)使用環(huán)境要求較低，適應(yīng)性較強(qiáng)，可制成頭盔式防眩光成像儀，用于民用可以提高夜間交通控制能力，提高電焊、煉鋼等工業(yè)作業(yè)的效率，減少安全事故的發(fā)生；用于軍事可以提高飛行員防眩光、防閃彈的能力；用于科研可以觀察太陽(yáng)黑子等的研究。本作品適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前，防眩光領(lǐng)域的研究主要集中在防眩光膜、照明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面，在跟防眩光相似的防強(qiáng)光領(lǐng)域內(nèi)有第四代像增強(qiáng)器、自動(dòng)光圈等手段和方法，雖然這些方法能在一定程度上減弱強(qiáng)光，但它們都是針對(duì)成像區(qū)域整體的選通，而不能對(duì)成像區(qū)域局部選通，使得在某些情況下的成像質(zhì)量達(dá)不到高精度的要求。 眼電圖技術(shù)作為人機(jī)交互系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方式，在科研和應(yīng)用領(lǐng)域，日益受到重視。由于眼電圖技術(shù)是利用電極采集人眼信號(hào)，因此是無(wú)創(chuàng)的，不影響眼部正常生理活動(dòng)，并且眼電信號(hào)容易采集，有較高的信噪比，且設(shè)備相對(duì)成本較低，比較適合投入實(shí)際應(yīng)用。因此，利用眼電圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的技術(shù)不斷完善并被應(yīng)用，在國(guó)外，現(xiàn)有利用眼電圖技術(shù)的儀器或設(shè)備有眼控鼠標(biāo)、眼控電動(dòng)輪椅等，在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道，并且眼電圖技術(shù)在成像儀上的應(yīng)用技術(shù)尚無(wú)人研發(fā)。 我們提出的利用眼電圖法確定眼球注視位置并自動(dòng)對(duì)焦的方法在防眩光成像儀上的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)高精度視線(xiàn)方位確定并自動(dòng)對(duì)焦，基于液晶的選通控制，可以有效地控制光強(qiáng)照度大于100000lx 的眩光并自動(dòng)對(duì)焦成像。
