[发明专利]使用虚拟哺乳动物来模拟哺乳动物的生理行为的设备、方法和计算机程序

说明书

一种用于通过虚拟哺乳动物(1)来模拟环境(2)中的哺乳动物行为的设备(11)，包括移动(5)的头部(3)以及至少一只移动(6)的眼睛(4)。所述设备包括：第一输入端，用于表示眼睛姿势的连续数据；第二输入端，用于移动性动作指令(9)；存储器(13)，用于存储关于所述环境的信息(8)以及关于稳定约束的信息(7)；至少一个处理器(12)，被配置用于评估所述环境(2)的当前部分并且记录关于所述当前部分的信息(8)，根据所述移动性动作、所述连续数据以及存储的关于所述环境的信息触发所述头部和所述眼睛的连续运动(5)，根据所述连续数据并且通过使用所述稳定约束来控制所述眼睛的连续运动相对于所述头部的连续运动的动态调整。所述设备进一步包括：第三输入端，用于训练表示与训练环境相关联的所述头部和所述眼睛的训练运动序列的训练数据(23)，所述(多个)处理器在训练阶段通过以下操作来学习所述稳定约束：在所述训练环境中触发与所述训练运动序列相对应的所述头部的连续运动(5)，根据所述训练数据来评估所述训练环境的当前部分，并且记录关于所述当前部分的信息(8’)，使得所述虚拟哺乳动物提供待模拟哺乳动物的模拟行为。

技术领域

本发明涉及一种使用虚拟哺乳动物来模拟哺乳动物生理行为的设备，更准确地说，模拟与放置在环境中的哺乳动物的视觉系统相关的行为的设备。本发明可以在计算领域中实施并且具有许多应用，例如在眼科领域中用于视觉矫正的评估或眼科产品的测试。

背景技术

从眼睛的结构和操作、光转换到与视觉相关的神经结构和操作，已经对生物、尤其是哺乳动物(通常是哺乳动物中的人类)的视觉系统进行了大量研究。基于这些知识以及视觉系统的行为，已经用计算机实施了模拟模型。工具(例如，CarlSim)、应用块(例如，带有来自www.makehumancommunity.org的软件的身体化身)或甚至结合这些块的更全面的应用系统已被提出用于在机器人领域中模拟生物的行为，但这通常相当有限，尤其是在模拟的结构及进行模拟所处的环境方面。

此外，通常在关于提供给视觉系统的图像的很多受限条件下，尤其是在固定图像以及头部和眼睛不动的情况下，对人类的视觉系统进行评估。这样的条件可以被命名为静态条件或准静态条件。

现在，视觉系统在实际中会受到变化很大的视觉环境的影响，任何对视觉性能的有效评估都应当考虑这种变化的环境。例如，文件EP 1 862 110 A1描述了一种客观或主观地确定或选择视觉装置(尤其是镜片)的方法，其中可以虚拟地模拟视觉装置、视觉环境和佩戴者。可以进一步强调考虑(尤其是由变化的视觉环境以及头部和眼睛的移动性引起的)视觉动态的重要性，因为在生物视觉系统的发育期，这样的变化和移动性对于产生正常发挥作用的视觉系统是至关重要的。

此外，关于眼睛的运动，可以考虑两个主要来源，反射运动和与反射运动相反的其他运动。这些其他运动可以被称为随意运动而不是反射运动。特别地，当头部在移动时，视觉系统对前庭系统检测到的头部运动做出反射反应，该反射反应也取决于当前的可视化环境。这称为前庭眼反射(VOR)，它允许在头部旋转期间通过对侧眼睛运动来稳定视网膜上的图像，从而将图像保持在视野的中心。VOR由适应性直接由感觉运动误差驱动的大脑区域协调，即：小脑。小脑适应过程由视网膜滑动发出的注视中的误差信号驱动，最大限度地减少了视网膜滑动，从而塑造前庭输出以生成代偿性运动命令，最终驱动眼睛运动。无论视觉条件如何，前庭眼反射都可以运行，它在明亮条件和黑暗条件下都可以工作。前庭眼反射已经成为会议和相关论文的主题：“Exploring vestibulo-ocular adaptation in a closed-loop neuro-robotic experiment using STDP.A simulation study[使用STDP在闭环神经机器人实验中探索前庭眼适应性。模拟研究]”Francisco Naveros等人，2018IEEE/RSJInternational Conf.on Intelligent Robots and Systems(IROS)[2018年IEEE/RSJ关于智能机器人与系统(IROS)的国际会议],10.1109/IROS.2018.8594019。