[發明專利]控制助視器的方法和設備

有效

• 申請號: 201280023879.0
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN103732287B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 亨里·洛拉奇;爾亞德·貝諾斯梅恩;喬塞·薩黑爾;瑟吉·皮科德
• 申請（專利權）人: 皮埃爾和瑪利居里大學(巴黎第六大學);國家科學研究中心
• 主分類號: A61N1/05
• 分類號: A61N1/05;A61N1/36;G06K9/46;G09B21/00;G06F19/00;G06N3/063
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 童錫君

本發明涉及助視器的領域，更具體地說，涉及控制假體或矯正器以為其佩戴者提供視覺信息。

用視覺假體進行視力修復目的在于，沿著視網膜與大腦之間的視路刺激神經元，以便喚起視力障礙者的知覺。在神經細胞附近埋植視覺假體，于此施加一個在空間和時間上進行調制的電場。該電場被局部地施加在矩陣中設置的像素區域內。它在接受其影響的神經元膜中誘發出電勢。即使光感受器及其它視網膜細胞不再起作用，也可以刺激視網膜或視覺皮質的仍具功能的細胞。

現有方法的目的在于視覺系統的不同區域。視網膜下植入體刺激視網膜的雙極細胞，同時視網膜前植入體刺激通過視神經與大腦相連的神經節細胞。這兩個策略都試圖采用感光細胞退化后留下的視網膜細胞。另一種方法采用直接刺激視覺皮質的皮層植入體，即使在視神經受損的情況下也可以使用該方法。這三個策略已經過臨床試驗的測試，并且表明可以引起光幻視，并且能夠識別形狀，并且在有些情況下能夠識別字母。

矯正器的目的是向仍具有功能的視網膜區域提供預處理的并且因此簡化的視覺信息，從而提供缺失的視覺信息。由于相應的暗點，該信息會缺失，或者由于其復雜性、尺寸或差別(增強視覺)該信息一般難以實現。

向助視器(用作助視器的假體或矯正器)提供通過處理來自光捕獲系統的信號得到的信號。傳統策略包括捕獲光線，其作為隨時間規則地分隔開的圖像或視頻幀。例如US2010／0067825?A1中采用的這個采樣方法形成多個難點。

對圖像施加包括諸如特點提取或輪廓提取這樣的頻繁計算的圖像處理，以確定助視器的激活方案。至今所采用的各種不同刺激策略尚未達到滿意結果。該方法的局限性是由于傳感器的動態范圍較低，最多每33毫秒產生一個圖像。另一方面，采用較快的CCD(電荷耦合器件)相機與處理算法的圖像的復雜性不兼容，并且不適合于可便攜的系統。

復制視覺系統的動態特征需要非常短的響應時間。已經證明哺乳類動物的大腦在幾十毫秒內完成提取視野的特定特征。由于視網膜引起的處理延遲大約為50毫秒。在逐個圖像采集樣本時，需要收集多個圖像，從而為了達到信息收集的目的而觀察時間梯度。如果以40赫茲的頻率捕獲兩個圖像，則已經超出了視網膜建模所需的50毫秒的時間。因此，通過視網膜精確地實時提取特征在理論上需要采樣頻率大于60赫茲，來計算二階時間導數、處理信號以及提取特征。

另外，由于處理視覺信息的動態非常快，所以必須在時間上以幾毫秒的精度確定基礎刺激的位置(見2008年2月科學第319卷中1108-1111頁，由Gollisch?T.等人所著的″Rapid?Neural?Coding?in?the?Retina?with?Relative?Spike?Latencies(通過相對尖峰延遲在視網膜中進行快速神經編碼))。具有實際采樣頻率的逐個畫面捕獲系統無法達到這一要求。

因此需要能夠適當控制助視器的技術。

提出一種控制助視器的方法，其包括：

-接收表示待查看場景的輸入信號，對于像素矩陣中的每個像素，輸入信號包括根據與場景內像素相關的光線變化得到的一個基于事件的異步信號序列；

-空間上在像素矩陣內并且時間上沿著信號序列地轉換輸入信號，以產生針對助視器的像素區域的各個控制信號；以及

-將控制信號用于助視器。

采用異步信號構成助視器的控制信號具有多個優點。這些信號并非按照預定的時鐘頻率隨時間采樣，與普通視頻信號中幀的時鐘不同。其提供被稱為待查看場景的地址-事件表達(AER)。有與每個像素相對應的基于事件的信號序列，即依靠與該像素相對應的光強度變化。在一個示例性實施例中，針對一個像素的基于事件的異步信號序列包括根據與該像素相關的光線變化在時間上確定其位置的一系列正脈沖或負脈沖。此類型采集復制視網膜光感受器的連續光采集。這利用視野內高度的時間冗余。因此：

-無需隨時間重復大部分像素以普通攝像機以給定幀頻所采取的方式可見的基本恒定的光級，；

-能夠迅速識別局部光變化，準確地在時間上確定位置，不受幀間周期的限制。

在空間和時間上轉換異步信號序列，從而提供對視覺矯正器或假體有用的信息。可采用幾種方法進行這一轉換。通常，有必要使信號轉換的控制和由此的參數適應于佩戴者的要求。

一個方法是基于不同類型視網膜細胞的行為模型的。

為生成控制信號而轉換輸入信號可包括：

-通過以下操作得到第一個信號：用不同尺寸的濾波核進行的兩次空間濾波操作，計算兩次空間濾波操作結果之間的差，和根據差進行的時間濾波操作；以及