РАЗВИТИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО СТЕРЕОЗРЕНИЯ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОПЕРАТОРСКИХ НАВЫКОВ У КОСМОНАВТОВ И ПИЛОТОВ

¹ Рабичев И.Э., ² Врубляюскас М., ³ Малых Т.Б.

¹ Центр исследования и коррекции зрения «Восприятие», г. Москва

² VISUS-4D Center, г.Вильнюс

³ ФГБНУ Психологический институт Российской академии образования, г. Москва

THE DEVELOPMENT OF A DYNAMIC STEREOVISION  TO IMPROVE OPERATOR SKILLS FOR THE ASTRONAUTS AND PILOTS

Rabichev I.E., Vrubliauskas M., Malyh T.B.

Vision Research and Correction Center "Perception", Moscow

VISUS-4D Center, Vilnius, Lithuania

Psychological  Institute of Russian Academy of Education, Moscow

Для водителей транспортных средств, особенно для пилотов и космонавтов актуальны высокая острота стереозрения, концентрация внимания, быстрое принятие решений и минимальное время реакции при выполнении действий в пространстве зрительной сцены и даже за ее пределами.

Для эффективной реализации этой задачи мы предлагаем использовать два метода развития потенциала стереозрения с использованием биологической обратной связи (БОС).  

Первый – метод «слияния двойных изображений при физиологическом двоении». Он не предполагает использования приборов, оптики.

Второй метод – с использованием компьютерно-программного комплекса Стереометр «Visus-4D», с поляроидным разделением полей зрения. Он тренирует стереозрение в статическом и динамическом режиме, используя принципы БОС для формирования связи между стереозрением и согласованным движением объектов на экране, активностью глазодвигательных мышц и управлением движениями руки.

В основе первого метода лежит формирование виртуального зрительного образа при слиянии пар идентичных изображений в состоянии физиологического двоения. Биологическая обратная связь основана на управлении мышцами глаза при удержании виртуального стереообраза. Пара идентичных изображений размещается на прозрачном материале, расстояние между изображениями (3.5 – 4.5. см) определяется в зависимости от межзрачкового расстояния у обследуемого. Его просят, управляя произвольно вергенцией, найти виртуальный бинокулярный стереоскопический образ. Удерживание этого виртуального бинокулярного образа позволяет оценивать наличие стереозрения и тренировать его при слежении глазами за перемещаемым тест-объектом. Тренировка происходит при согласованных движениях глаз и движениях головы в широком диапазоне пространства. Т.е. тренировка возможна во всем бинокулярном поле зрения, с учетом изменения положений головы в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Второй метод использует возможности Стереометра «VISUS-4D» (автор программы М. Vrubliauskas, научный  консультант Рабичев И.Э.)

Цель тренинга на Стереометре «VISUS-4D»: развитие динамического стереозрения в процессе управления объектом в пространстве.

Методы.  В основе первого метода лежит формирование виртуального зрительного образа при слиянии пар идентичных изображений в состоянии  физиологического двоения. Удержание этого виртуального  образа позволяет оценивать и тренировать стереозрение при слежении глазами за перемещаемым стереообразом при согласованных движениях глаз и движениях головы в широком диапазоне пространства.  Т.е. тренировка возможна во всем бинокулярном поле зрения с учетом изменения положений головы в горизонтальном и вертикальном направлениях. 

Второй метод – в основе  комплекса Стереометр VISUS-4D (рис. 1), который состоит из компьютера, с разделяющей по вертикали поляроидной пленкой экран монитора, пробной оправы  со сменными призмами с поляроидами для разделения изображений на правый и левый глаз и компьютерной программы «Visus-4D». Обследуемому требуется совместить Тестовый объект и Базовый объект на экране, каждый из которых он должен увидеть как целый  виртуальный стереообраз состоящий из двух разведенных  изображений, которые он видит правым и левым глазом через призмы. Тестовый и Базовые виртуальные образы могут восприниматься на различной глубине. Таким образом, пары изображений для правого и левого глаза попадают  на соответствующие корреспондирующие рецептивные поля (при прямой фузии в правый и в левый глаз соответственно),  и при этом формируется виртуальный стереоскопический образ. С помощью Стереометра «VISUS-4D» исследование стереозрения выполняется в условиях случайно изменяющейся микровергенций глаз,  управляемых в ручном или автоматическом режиме, а затем статически предъявляемом изображении базового объекта, а также при динамически изменяющихся положений пар базового объекта, вызывающих вергенцию на заданном отрезке пространства и времени.  Такой подход позволяет оценивать стереозрение при движущихся объектах.

Программа позволяет производить точную регистрацию параметров стереозрения (точности слияния  изображений, характера движения управляемым объектом для слияния, восприятия глубины, его порога),  варьировать в широком диапазоне величину диспаратности от 1 до 120 угл. мин, временем выполнения задачи от 10 до 900 сек и более, с неограниченным количеством измерений. Так же, с помощью данной компьютерной реализации можно варьировать глубину и скорость перемещения базового и тестового объектов в виртуальном пространстве, угол зрения, цвет и форму объектов.

Рис.1. Принципиальная схема Стереометра «VISUS-4D»

Выполнение стереоскопических задач по совмещению тестового объекта (ТО), управляемого тестируемым лицом, с базовым объектом (БО), управляемого программой, происходит с регистрацией и оценкой выполнения стереоскопических задач в стереоскопическом виртуальном пространстве и регистрацией принятия решения и времени реакции по действию руки с компьютерной мышью.

Каждый результат совмещений ТО с БО в пространстве и времени, каждое движение руки, или остановка движения руки регистрируется. По результатам строится таблица и многопараметричекая диаграмма, а также проводится статистический анализ. По этим данным можно судить о точности стереозрения, внимании, а также точности и времени реакции обследуемого. Из таблиц и диаграмм видны точность и ошибки результатов. Кроме того можно вычислить и выделить в диаграмме время принятия решения, время реакции обследуемого, а также время отвлечения внимания от процесса измерений, что характеризует его состояние и наблюдательность. Многократные измерения при выполнении задач в пространстве и времени при различной сложности позволяют оценить диапазон порога остроты стереозрения и точности действий, а также уровень подготовленности, внимательности, обучаемости и утомляемости обследуемого.

Результаты:  Описанные методы тренинга стереозрения  применялись для восстановления отсутствующего и развития стереозрения у детей и взрослых в Центре «Восприятие» (г.Москва) и «Центре VISUS-4D» (г.Вильнюс) на Стереометре VISUS-4D. Дома закрепление навыков проводилось с помощью  метода «слияния двойных изображений при физиологическом двоении». Общее количество добровольцев участвующих в исследовании 202 человека. У 199 участников получены положительные результаты, развита фузионная способность у 18 человек, у 139 - развито стереозрение, у 42 – наблюдалось совершенствование способности выполнять зрительно-моторные задачи. У 3 участников результат не был достигнут, так как у них было расходящееся косоглазие с циклодиплопией (циклическое косоглазие).

Выводы:

1.Метод слияния парных изображений в условиях физиологического двоения – доступный способ тренировки стереозрения на основе биологической обратной связи. Его преимущество в том, что он  не имеет координатных ограничений в пространстве и времени, связанных с размерами экрана монитора и состоянием фузии с близкого расстояния, а также не требует использования оптики и разделителя полей зрения.

2.Стереометр VISUS-4D является устройством для количественной оценки остроты стереозрения и для количественной и качественной оценки времени принятия решения и времени реакции при выполнении зрительно-моторных стереоскопических задач при импульсном и динамическом изменении стереоскопичекого пространства. Также этот комплекс является тренажером стереозрения в статике и в динамике с интегральной обратной связью и позволяет количественно оценивать параметры стереозрение, время принятия решения и время реакции и оценивать особенности слежения оператором за движущимся объектом.

3.Полагаем, что оба метода могут быть использованы для развития динамического стереозрения и совершенствования операторских навыков у космонавтов и пилотов.