本發明涉及飛行員夜間視覺生理訓練裝置領域，特別涉及一種微光環境下視覺檢測訓練儀。
背景技術：
夜間飛行訓練是部隊戰斗力生成的重要手段，夜間視覺越來越受到航空醫學工作者的關注，隨著環境照度的降低，周圍參照物變得模糊不清，飛行員的立體視覺變差，更難于判斷空間中的物體相對位置關系以及估計物體之間的相對距離。飛行員執行任務時，快速、準確的判斷出物體相對位置、距離能夠盡早做出反應，避免事故的發生。而目前尚沒有行之有效的檢測訓練方法，以致于一些飛行員在夜間執行任務時會出現無法判斷目標相對位置的現象，甚至出現錯覺，這會極大的增加飛行危險。
目前在飛行員夜間視覺生理訓練方面存在以下問題：
(1)對于飛行員微光環境下的空間判位、空間判距能力，目前尚沒有行之有效的檢測訓練方法。
(2)dolman深度覺計不能排除被檢者通過感知拉力大小來判斷目標的相對位置關系。
(3)目前尚沒有儀器能在微光環境下，實物模擬三維空間內的物體位置關系，對飛行員進行空間判位和空間判距能力的訓練。
(4)目前尚沒有方法讓飛行員體驗到微光環境下空間內目標的位置關系，進而感受夜視鏡、暗適應對目標位置關系的影響。
技術實現要素：
本發明的目的是克服上述現有技術中存在的夜間視覺生理訓練問題，提供一種微光環境下視覺檢測訓練儀，用于檢測飛行人員判斷物體相對位置關系的能力，并通過訓練提高其判斷物體相對位置和相對距離的能力，以提高飛行人員微光環境下立體視覺和夜間飛行的安全性。
本發明的技術方案是：一種微光環境下視覺檢測訓練儀，包括：黑色箱體、多個黑色立柱、plc觸摸屏、變壓器以及電源；所述黑色箱體頂面正中設有橫縱線為紅色的紅色棋盤格，所述紅色棋盤格設有位于黑色箱體頂面所在平面內的坐標刻度，黑色箱體的背面或側面設有黑色航空插座，黑色航空插座引出連接線分別與plc觸摸屏和變壓器相連；所述黑色立柱的側面上設有一組沿其縱向排列的點光源，每個點光源所在位置設有縱向坐標值；黑色立柱底部引出一條用于連接黑色航空插座的黑色航空插線；所述變壓器與電源電連接，并由電源供電；所述plc觸摸屏通過黑色航空插線與每個點光源電連接，用于控制每組點光源上的各個點光源的亮滅及亮度調整。
較佳地，所述黑色箱體為長方體，黑色箱體的底部為50cm*50cm的正方形，黑色箱體的高為60cm；黑色箱體的正面設有可以打開的拉門；所述黑色立柱的數量為多個，所述紅色棋盤格為40cm*40cm的正方形，其橫縱線交叉點上均開設有一個用于穩妥插接黑色立柱的插孔，使黑色立柱能夠穩妥立于黑色箱體頂板上；所述紅色棋盤格的相鄰兩條橫線或縱線的間距為1cm，紅色棋盤格的四個邊上的橫、縱線上分別標有長度刻度。
較佳地，所述黑色立柱的長度為20cm，其橫截面為2cm*2cm的正方形，底部設有用于穩妥插入紅色棋盤格的橫縱線交叉點上的插孔中的2cm長的插接頭。
較佳地，所述plc觸摸屏為觸摸屏式可編程邏輯控制器，用于控制點光源的亮滅及亮度，實現黑色立柱上的任意一個點光源亮滅及其亮度調節。
較佳地，所述點光源為圓形，其直徑為0.3cm，當黑色立柱立于紅色棋盤格上時，使其位于黑色立柱的前側面，所述點光源的亮度調整范圍從10-1cd/m2至10-4cd/m2；每個黑色立柱上的點光源的數量共10個，沿黑色立柱縱向排成一條垂直于紅色棋盤格平面的直線，相鄰2點光源間隔為1cm，從最下面的點光源開始由下至上對應標有刻度數值1～10cm。
本發明的有益效果：本發明實施例中，提供一種微光環境下視覺檢測訓練儀，是以回答目標相對位置關系的正確與否代替傳統的手動拉繩方式，避免被檢者通過感知拉力大小來對判斷目標的相對位置關系。而且在前后位置關系的基礎上加入上下、左右的位置關系，來模擬三維空間內的物體位置關系，并可以對直線距離進行計算，以此對飛行員進行空間判位和空間判距能力的訓練。本發明提供了一種能夠針對夜間飛行的立體視覺檢測訓練儀器；其以回答位置關系的正確與否作為評價標準；模擬三維空間內的物體位置關系，對飛行員進行空間判位和空間判距能力的訓練；通過不同亮度的點光源，使飛行員體驗到微光環境下三維空間內目標的位置關系。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖。
附圖標記說明：1.黑色箱體，2.黑色立柱，3.plc觸摸屏，4.變壓器，5.電源，6.紅色棋盤格，7.黑色航空插座，8.點光源，9.黑色航空插線，10.拉門。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。
如圖1所示，本發明實施例提供了一種微光環境下視覺檢測訓練儀，包括：黑色箱體1、多個黑色立柱2、plc觸摸屏3、變壓器4以及電源5；所述黑色箱體1頂面正中設有橫縱線為紅色的紅色棋盤格6，所述紅色棋盤格6設有位于黑色箱體1頂面所在平面內的坐標刻度(xy平面內坐標刻度)，黑色箱體1的背面或側面設有黑色航空插座7，黑色航空插座7引出連接線分別與plc觸摸屏3和變壓器4相連；所述黑色立柱2的側面上設有一組沿其縱向排列的點光源8，每個點光源8所在位置設有縱向坐標值(z軸坐標值)；黑色立柱2底部引出一條用于連接黑色航空插座7的黑色航空插線9；所述變壓器4與電源5連接，并由電源5供電；所述plc觸摸屏3通過黑色航空插線9與每個點光源8電連接，用于控制每組點光源8上的各個點光源8的亮滅及亮度調整。
進一步地，所述黑色箱體1為長方體，黑色箱體1的底部為50cm*50cm的正方形，黑色箱體1的高為60cm；黑色箱體1的正面設有可以打開的拉門10，用以存放儀器及其配件；所述黑色立柱2的數量為多個，所述紅色棋盤格6為40cm*40cm的正方形，其橫縱線交叉點上均開設有一個用于穩妥插接黑色立柱2的插孔，使黑色立柱2能夠穩妥立于黑色箱體1頂板上；所述紅色棋盤格6的相鄰兩條橫線或縱線的間距為1cm，紅色棋盤格6的四個邊上的橫、縱線上分別標有長度刻度(橫線由一端至另一端標有1～40cm的長度，縱線由一端至另一端也標有1～40cm的長度，以讀取點光源的x軸和y軸坐標)。
進一步地，所述黑色立柱2的長度為20cm，其橫截面為2cm*2cm的正方形，底部設有用于穩妥插入紅色棋盤格6的橫縱線交叉點上的插孔中的2cm長的插接頭，從而使黑色立柱2立于黑色箱體1頂面上。
進一步地，所述plc觸摸屏3為觸摸屏式可編程邏輯控制器(programmablelogiccontroller，plc)，與黑色箱體1相連，用于控制點光源8的亮滅及亮度，實現黑色立柱2上的任意一個點光源8亮滅及其亮度調節，而多個黑色立柱2上點光源的開關、開啟的位置及亮度相互不干擾。plc觸摸屏3可以是plc控制器與觸摸設置屏的電連接器件，以用于實現上述控制目的。
進一步地，所述點光源8為圓形，其直徑為0.3cm，當黑色立柱2立于紅色棋盤格6上時，使其位于黑色立柱2的前側面，所述點光源8的亮度調整范圍從10-1cd/m2至10-4cd/m2；每個黑色立柱2上的點光源8的數量共10個，沿黑色立柱2縱向排成一條垂直于紅色棋盤格6平面的直線，相鄰2點光源間隔為1cm，從最下面的點光源8開始由下至上對應標有刻度數值1～10cm(用以讀取點光源的z軸坐標)。所述黑色航空插線9由黑色立柱2底部引出，能夠與黑色航空插座7相接，連通點光源8和plc觸摸屏3，使plc觸摸屏3成為儀器的控制部件控制點光源8的開關及亮度。
本發明的工作原理：
本發明可以實現檢測微光環境下的深徑覺及空間判位和判距能力的訓練。方法是在一定范圍內設置三維空間內亮度可調的點光源，以參考點a(x0，y0，z0)為例。
點光源8三維坐標的讀取由紅色棋盤格6和黑色立柱2上的刻度實現。點光源8的橫縱位置(x軸、y軸坐標)在紅色棋盤格6上讀取，通過選擇黑色立柱2和紅色棋盤格6的插入位置來控制點光源8的橫縱位置(x軸、y軸坐標)；點光源8的高度位置(z軸坐標)從黑色立柱2上讀取，將相應黑色航空插線9插入黑色航空插座7，通過的plc觸摸屏3控制點光源8的高度位置(z軸坐標)和光源亮度。
使用時，在暗室條件下，受試距該儀器6米，平視黑色立柱2。
測量深徑覺時(參見下面的使用步驟一)，以判斷同樣亮度、高度和橫向位置不變的兩個點光源的相對前后位置作為評價方法，以兩個點光源的前后距離(y軸方向距離)來進行定量。兩個點光源中，其一為參考點a(x0，y0，z0)，測試時固定不動，另一個為測量點b(x1，y1，z1)，操作者隨機放置于參考點之前或之后，測量點距參考點的縱向距離不斷加大(x1和x0不等不變，z1和z0相等不變，改變y1)，直至受試恰好能夠準確分辨出測量點的相對前后位置(y1相對y0的位置關系)，此時兩點的縱向距離(y1和y0差的絕對值)即為該亮度下的深徑覺閾值。
訓練空間判位能力時(參見下面的使用步驟二)，在參考點a(x0，y0，z0)前后的一定縱向距離(y軸坐標)范圍內，操作者設置多個亮度、高度和橫向位置隨機的測量點(即亮度、z軸坐標和x軸坐標隨機)，確保點光源之間在縱向上不互相遮擋(y軸坐標不相同)，令受試回答每個測量點是在參考點a(x0，y0，z0)之前還是之后，然后將正確的位置關系告知受試者，以直接反饋法進行訓練。
訓練空間判距能力時(參見下面的使用步驟三)，在參考點a(x0，y0，z0)一側的一定縱向距離(y軸坐標)范圍內，操作者設置多個亮度、高度和橫向位置隨機的測量點(即亮度、z軸坐標和x軸坐標隨機)，確保點光源之間在縱向上不互相遮擋(y軸坐標不相同)，令受試將這些測量點按與參考點a(x0，y0，z0)的直線距離進行排序，或估計距離，然后將正確的順序或距離告知受試者，以直接反饋法進行訓練。
如圖1，點光源8三維坐標的讀取由紅色棋盤格6和黑色立柱2上的刻度實現，兩個點光源的直線距離可以通過橫向距離、縱向距離以及高度距離進行計算，即直線距離2＝(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2。
本發明的使用方法步驟如下：
在暗室條件下，受試距該儀器6米，平視黑色立柱2。
步驟一、檢測微光環境下的深徑覺。兩個點光源中，其一為參考點，測試時固定不動，另一個為測量點，操作者隨機放置于參考點之前或之后，測量點距參考點的縱向距離不斷加大，直至受試恰好能夠準確分辨出測量點的相對前后位置，此時兩點的縱向距離即為該亮度下的深徑覺閾值。
步驟二、訓練微光環境下空間判位能力，在參考點前后的一定縱向距離范圍內，操作者設置多個高度、亮度和橫向位置隨機的測量點，確保點光源之間在縱向上不互相遮擋，令受試回答每個測量點是在參考點前還是后，之后將正確的位置關系告知受試者，以直接反饋法進行訓練。
步驟三、訓練微光環境下空間判距能力，在參考點一側的一定縱向距離范圍內，操作者設置多個高度、亮度和橫向位置隨機的測量點，確保點光源之間在縱向上不互相遮擋，令受試將這些測量點按與參考點的直線距離進行排序，或估計距離，之后將正確的順序或距離告知受試者，以直接反饋法進行訓練。
本發明的一個具體使用實施步驟：
一、檢測微光環境下的深徑覺(以10-4cd/m2為例)
1.在暗室環境下，受試距儀器6m，視線高度與黑色立柱2中點平齊。
2.放置兩個黑色立柱a、b在紅色棋盤格6上，a距棋盤格縱向中線的距離為15cm，位于所在縱線的中點，將a的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將a中點處的點光源開啟，調節亮度為10-4cd/m2。此時該點光源即為參考點a(5，20，5)。
3.將黑色立柱b放置到與黑色立柱a橫向相距30cm(a、b距底板縱向中線的距離相等)，縱向(a之前或之后)相距1cm處，將b的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將b中點處的點光源開啟，使b亮起的點光源與a的同高，調節亮度與a的同亮。此時該點光源即為測量點b(35，21或19，5)。
4.保持黑色立柱a、b的亮度、高度和橫向位置均不變(即亮度、z軸坐標和x軸坐標不變)，囑受試分辨b相對a是在其前還是其后，若不能辨認，則將縱向距離(y軸坐標之差)加大(從1cm開始，逐漸至2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20cm)，直至受試能準確識別b對a的相對位置關系，此時a、b之間縱向距離(y軸坐標之差)，即為10-4cd/m2下受試的深徑覺。
二、訓練微光環境下空間判位能力(以參考點10-4cd/m2為例)
1.在暗室環境下，受試距儀器6m，視線高度與黑色立柱2中點平齊。
2.放置黑色立柱a在紅色棋盤格6上，將a的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將a中點處的點光源開啟，調節亮度為10-4cd/m2，以此為參考點a(x0，y0，5)。
3.在黑色立柱a前后5cm范圍內，隨機放置多個黑色立柱，且在縱向上不互相遮擋(y軸坐標不相同)，每個立柱上亮起的點光源位置和亮度在一定范圍內隨機。這些點光源為測量點，其x軸坐標隨機，y軸坐標與y0之差的絕對值小于5cm，z軸坐標與在1～10之間。
4.囑受試指出這些點光源是在參考點前還是后，之后將正確的位置關系告知受試者，以直接反饋法進行訓練。
三、訓練微光環境下空間判距能力(以參考點10-4cd/m2為例)
1.在暗室環境下，受試距儀器6m，視線高度與黑色立柱2中點平齊。
2.放置黑色立柱a在棋盤格底板上，開啟a的接受遙控器控制按鈕6，將a的黑色航空插線9插入黑色航空插座7中，使用plc觸摸屏3將a中點處的點光源開啟，調節亮度為10-4cd/m2，以此為參考點a(x0，y0，5)。
3.在黑色立柱a一側，縱向相距25至35cm范圍內，放置多個黑色立柱，且在縱向上不互相遮擋(y軸坐標不相同)，每個立柱上亮起的點光源位置和亮度在一定范圍內隨機。這些點光源為測量點，位于參考點同側，其x軸坐標隨機，y軸坐標與y0之差在25～35之間，z軸坐標與在1～10之間。
4.囑受試將這些點光源按與參考點的直線距離進行排序，或估計距離，之后將正確的順序或距離告知受試者，以直接反饋法進行訓練。
綜上所述，本發明提供了一種微光環境下視覺檢測訓練儀，是以回答目標相對位置關系的正確與否代替傳統的手動拉繩方式，避免被檢者通過感知拉力大小來對判斷目標的相對位置關系。而且在前后位置關系的基礎上加入上下、左右的位置關系，來模擬三維空間內的物體位置關系，并可以對直線距離進行計算，以此對飛行員進行空間判位和空間判距能力的訓練。本發明提供了一種能夠針對夜間飛行的立體視覺檢測訓練儀器；其以回答位置關系的正確與否作為評價標準；模擬三維空間內的物體位置關系，對飛行員進行空間判位和空間判距能力的訓練；通過不同亮度的點光源，使飛行員體驗到微光環境下三維空間內目標的位置關系。
以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是，本發明實施例并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。