Введение к работе
Актуальность темы. Динамическая острота зрения (ДОЗ), это один из важнейших показателей квалификации лиц, связанных с восприятием движущихся предметов (водители, летчики, спортсмены), проблема ее оценки весьма актуальна для современного общества. Результаты работы могут принести практическую пользу медицинским НИИ или в сфере практической медицины.
Как сообщается в источнике [2], зрительной работоспособностью называют результирующий показатель таких характеристик как: острота зрения, временные характеристики окуломоторной активности, цветоразличение, светоощущение, зрительные поля, аккомодация (все это профессионально значимые функции зрительного анализатора).
Как замечено в ряде источников [3, стр. 1], широкое применение методов определения ДОЗ сдерживается отсутствием специального оборудования, стандартизованных методов исследования, нормативных показателей ДОЗ и другими причинами. Недостаточно изучены механизмы мозга, определяющие величину ДОЗ.
Большинство методов оценки ДОЗ базируется на предъявлении визуальной информации на экране монитора, что вносит в измерения ошибку из-за характеристик экрана (отсутствие непрерывности изображения, поскольку экран обладает определенной частотой обновления изображения 60-100 Гц, не позволяющей наблюдать движение непрерывно как в жизни, и инерционность).
Известные механические приборы предназначены для тренировки ДОЗ, и не ориентированы на измерение величины ДОЗ.
Активная научная работа в области оценки ДОЗ началась в конце 1940-ых, и уже к 1990 г. насчитывалось более 250 научных работ, посвященных этому. На данный момент исследования продолжаются (Кубарко А.И., Лукашевич И.В., Bark J., Richard A.R., Johnson E.).
Важна разработка новых способов определения величины динамической остроты зрения, исключающих недостатки других средств.
Таким образом, чтобы решить задачу проведения профессионального
отбора, оценить скорость реакции, способности человека к адаптации, оптимизировать зрительную работу, оценить возможность коррекции зрения в условиях активного развития техники необходимо разработать и реализовать новые методы оценки динамической остроты зрения. Этим объясняется актуальность работы.
Цель работы - разработка аппаратно-измерительного комплекса для оценки динамической остроты зрения.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
-
Разработать методику оценки ДОЗ с помощью устройства, позволяющего исключить из измерений погрешность, вызываемую инерционностью монитора при его применении для предъявления оптотипов.
-
Разработать аппаратно-измерительный комплекс для оценки ДОЗ, по разработанной методике.
-
Разработать методику оценки ДОЗ, основанную на применении видеорегистрации движений глаз испытуемого.
-
Разработать аппаратно-измерительный комплекс для оценки ДОЗ, по разработанной методике.
-
Провести имитационное моделирование процесса измерения величины ДОЗ.
Методы исследования. При исследованиях был применен рассчетно-экспериментальный метод. В качестве аппаратной базы применялись: две созданные автором модели прибора для оценки ДОЗ (ДОЗІ и Д032), управление которыми, осуществлялось с помощью разработанных автором программ; система оптических измерений, предоставленная кафедрой Обеспечения качества (Технический университет Ильменау, Германия). Экспериментальные данные получены по оригинальным методикам.
Научная новизна работы: 1. Разработана методика оценки ДОЗ с помощью устройства, позволяющего
исключить из измерений погрешность, вызываемую инерционностью
монитора при его применении для предъявления оптотипов.
-
Разработан аппаратно-измерительный комплекс для оценки ДОЗ, по разработанной методике.
-
Разработана методика оценки ДОЗ, основанная на применении видеорегистрации движений глаз испытуемого.
-
Разработан аппаратно-измерительный комплекс для оценки ДОЗ по разработанной методике.
-
Проведено имитационное моделирование процесса измерения величины ДОЗ.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методика оценки ДОЗ с помощью устройства, позволяющего исключить из измерений погрешность, вызываемую инерционностью монитора при его применении для предъявления оптотипов.
-
Аппаратно-измерительный комплекс для оценки ДОЗ, по разработанной методике.
-
Методика оценки ДОЗ основанная на применении видеорегистрации движений глаз испытуемого.
-
Аппаратно-измерительный комплекс для оценки ДОЗ, по разработанной методике.
5. Имитационная модель процесса измерения величины ДОЗ.
Достоверность научных результатов.
Подтверждается тем, что теоретические исследования были основаны на корректных математических методах. Расчеты, моделирование, статистическая обработка и проверка результатов проведены с использованием MATLAB. Достоверность подтверждена критериями статистических оценок и регрессионным анализом.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработаны методики и аппаратно-измерительные комплексы для оценки динамической остроты зрения, проведено моделирование распределений величины ДОЗ.
Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры Мехатроники НИУ ИТМО при подготовке студентов в дисциплине «Проектирование и конструирование мехатронных систем».
Апробация работы.
Результаты работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на конференциях различного уровня, в том числе VIII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (НИУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2011), VII Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-2011» (Санкт-Петербург, 2011), XL Международной научно-практической конференции «Неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2011), I Всероссийском конгрессе молодых ученых (НИУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2012), X Всероссийском молодежном Самарском конкурсе-конференции научных работ по оптике и лазерной физике (СФ ФИАН, Самара, 2012; 3-е место на секции работ аспирантов), II Всероссийском конгрессе молодых ученых (НИУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2013); Одиннадцатой сессии международной научной школы, посвященной памяти В.П. Булатова ВПБ-13 (НИУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2013), на семинарских занятиях кафедры мехатроники НИУ ИТМО, кафедры мехатроники Таллиннского технического университета (22-24 апреля 2013).
Работа была поддержана грантами: премией Правительства Санкт-Петербурга победителям конкурса грантов для студентов, аспирантов вузов и академических институтов вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга в 2011 и 2013 г.; грантом по программе DAAD на проведение научных стажировок в 2012г. при поддержке федеральной земли Тюрингия (Германия): стипендия Леонарда Эйлера; 2-го Общеуниверситетского конкурса Проектных предложений (НИУ ИТМО, 2012 г.).
Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 12 работ, из низ 2 - в журналах из перечня ВАК.
По результатам диссертационной работы поданы материалы на получение патента РФ на изобретение «Способ определения скорости сложной зрительно-моторной реакции испытуемого и устройство для его осуществления», - дата поступления материалов заявки 31 мая 2013 г. входящий № 037481, регистрационный № 2013125426 (конструкция и принцип действия устройства).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав,
заключения, 4 приложений, библиографического списка из 105 наименований. Основной текст работы изложен на 125 страницах, включает в себя 11 таблиц и 34 рисунка.
