基于EEG对不同速度滚动字幕引起观看舒适度的评价方法技术

本发明专利技术涉及一种基于EEG对不同速度滚动字幕引起观看舒适度的评价方法，包括：制作立体素材，使滚动字幕分别以不同的角速度自屏幕一侧向屏幕另一侧滚动。对于不同滚动字幕角速度，让被试做观看舒适度的主观评价。对被试者的主观实验结果进行分析，即对滚动字幕不同角速度下的舒适度分析，得到能够引起观看不舒适的角速度的范围。选取不同角速度的滚动字幕素材用于测量被试者的脑电波，并对EEG信号做预处理。对预处理后的EEG信号提取频域特征。主观实验结果将得到的数据样本标记为舒适和不舒适两类；用Fisher比率法进行数据降维，建立和训练SVM分类器。

Evaluation method of viewing comfort caused by scrolling subtitles at different speeds based on EEG

The present invention relates to a EEG of different speed rolling subtitles by viewing comfort evaluation method, which is based on making solid material, the rolling subtitles respectively with different angular velocities from one side to the other side scrolling screen screen. For different subtitles rolling angular velocity, let participants watch subjective comfort evaluation. The subjective experimental results of the subjects were analyzed, that is, the comfort analysis of different speeds at different speeds of the subtitles can be used to obtain the range of angular velocity that can cause uncomfortable viewing. The rolling caption material with different angular velocities was selected to measure the EEG of the subjects, and the EEG signals were pretreated. The frequency domain feature is extracted from the pretreated EEG signal. The subjective experiment results are labeled as two categories: comfort and discomfort. The Fisher ratio method is used to reduce the dimension of data, and the SVM classifier is established and trained.

【技术实现步骤摘要】
基于EEG对不同速度滚动字幕引起观看舒适度的评价方法
：本专利技术涉及对在立体视频中的滚动字幕质量评价领域。
技术介绍
：随着立体技术的快速发展，立体视频及产品在我们的生活中将越来越普及，而滚动字幕作为视频播放过程中插播信息的重要手段之一，可以使人们获取观看内容以外的信息，使得我们在观看视频的过程中可以及时的获取动态消息，如天气预报、体育赛事、重大事故等信息。目前，立体字幕主要是静态字幕，国内外对滚动字幕的研究较少，因此对滚动字幕的研究有利于在立体视频中增添舒适的滚动字幕。滚动字幕在滚动时会引起视差的变化，滚动字幕的播放速度是观看舒适度的关键因素，良好的滚动速度会引起观看者非常舒适的视觉效果，而不合理的滚动速度会妨碍观看者获取视频信息及字幕信息，立体内容观看体验下降，甚至引发眼干、头晕、呕吐等立体视觉不舒适等问题。由于立体视频字幕的制作原理与传统的二维字幕制作不同，针对立体视频的字幕制作还没有统一的标准及规范。因而舒适速度的滚动立体字幕是3D产品制作的一个研究热点及难题。EEG(electroencephalograph)信号是人们大脑皮层中全部神经元对各种信号进行加工时产生的有节律并且持续缓慢变化的电位信号。其主要受主神经系统与内分泌系统的调控，不受人们的主观感受制约。EEG的主要特征表现为信号微弱，大约为50微伏，最大为100微伏；具有非线性；频域特征比较突出等，是一种随机性很强的非平稳信号。选用合适的实验材料作为刺激，并对EEG信号采集与分析，可以客观的反映出我们在观看立体产品的舒适度情况。EEG技术作为一种衡量人体脑活动的技术已成熟，使其成为立体客观评价的有效方法。基于EEG的滚动字幕的研究，提取出舒适滚动字幕时的脑电特征，可以丰富神经信息学与人脑认知科学的内容，也推动脑机接口产业的发展。国内外对立体视频质量的评价方法主要分为主观评价和客观评价两种。这两种评价方法各有自己的优点和缺点，相互补充。基于EEG的不同速度立体视频滚动字幕舒适度的评价，将主观行为实验与以EEG频域特征提取为基础的客观评价实验结合起来，将得到更加合理的实验结果。
技术实现思路
：本专利技术解决的技术问题：提出一种运用脑电技术对不同速度立体滚动字幕质量评价的分析方法，设计EEG实验采集不同速度滚动字幕下观看者的脑电信号，并提取EEG信号的频域特征用于分类舒适与不舒适滚动字幕下的脑电信号，最后建立和训练SVM分类器，得到用EEG信号预测滚动字幕舒适性的模型。本专利技术技术方案如下：一种基于EEG对不同速度滚动字幕引起观看舒适度的评价方法，包括以下步骤：1)制作立体素材，使滚动字幕分别以不同的角速度自屏幕一侧向屏幕另一侧滚动。2)对于不同滚动字幕角速度，让被试做观看舒适度的主观评价。3)对被试者的主观实验结果进行分析，即对滚动字幕不同角速度下的舒适度分析，得到能够引起观看不舒适的角速度的范围；4)选取不同角速度的滚动字幕素材用于测量被试者的脑电波，并对EEG信号做预处理。5)对预处理后的EEG信号提取频域特征；6)根据2)和3)的实验结果将得到的数据样本标记为舒适和不舒适两类；7)用Fisher比率法进行数据降维，建立和训练SVM分类器，得到得到用EEG信号预测滚动字幕舒适性的模型。附图说明：通过附图，可以使本专利技术的实施步骤及优点更加凸显，也更容易地理解本专利技术的流程与操作。图1a实验素材第一帧图像，图1b运动中的实验素材；图2主观实验流程图；图3滚动字幕主观评分表格图4脑电采集示意图；图5基于EEG的单试次流程示意图；图6原始EEG信号图；图7最优超平面示意图；图8SVM不同核函数的结果；具体实施方式：为使本专利技术的方案更加清楚明了，便于实施，以便于更加凸显本专利技术的优点及目的，下面结合附图对本专利技术实施方案作进一步地详细阐述与说明。101：立体素材的制作用于研究滚动字幕的视觉刺激由AutodeskMaya软件制作而成，如图1a、图1b所示，人物模型始终保持在屏幕内固定视差处不变，字幕放置在屏前0.8°位置，字幕以不同的角速度自屏幕右侧向屏幕左侧滚动，即由图1a所示字幕向图1b所示字幕变化。为了使立体视频素材更接近真实场景，在素材制作过程中，摄像机参数严格按照真实场景进行设置。本实验主要研究的是滚动字幕的速度对观看舒适度的影响，因此在实验材料的制作时，保持背景在固定视差处，减少其他因素对实验的干扰。滚动字幕平均角速度分别为1°/s、2°/s、3°/s、4°/s、5°/s、6°/s、7°/s、8°/s、9°/s、10°/s共十个等级用于主观评价。102：主观评价为了保证实验具有鲁棒性，主观实验被试者的选项需要综合考虑年龄、性别、视力状况以及有无立体显示评价经验等因素。其中视力状况是重点考虑因素，研究统计表明大约5％～10％的人不具备正常视差立体感，因此有必要通过实验前训练筛选被试者。通常要求被试者具有大于1分弧度的视锐度、小于30秒弧度的立体视觉以及较好的彩色视觉。为保证数据的普遍性与可靠性，本实验选取10名具备正常立体感知的被试，年龄在20～28岁之间，其中男性6人，女性4人，5人有立体显示评价经验，而其余被试均没有立体显示评价的经验，所有被试精神状态良好。实验流程如图2所示，首先是在屏幕上呈现白色圆点，呈现时间为1s，让被试的注意力集中在屏幕上面，随后随机呈现含有不同滚动速度的实验素材，字幕由右侧向左侧滚动，持续时间30s，随后在屏幕上再次呈现白色圆点，此时要求被试对观看素材按照一定标准进行打分，即分为5个等级：非常差、差、一般、好、非常好，相对应的分数为1分、2分、3分、4分、5分。打分后稍作休息按下鼠标后进入下一试次。由于实验素材共有十种，因此10个试次后实验结束。103：主观行为数据的统计分析我们对多组被试的结果进行统计平均并得到如图3表格所示的分值。由图我们看出当滚动速度在1°/s～6°/s时，主观评分值逐渐上升，而在6°/s～10°/s的滚动速度时，主观评分值逐渐下降。并且在1°/s～3°/s的主观评分值低于3.2分，这主要是因为在较慢的滚动速度下虽然不会引起左右图像不能融合等不舒适因素，但是不能让人们及时的获取滚动字幕所要提供的信息，运动速度过慢会让观看者产生疲劳厌烦感，随着滚动速度的增大，分值逐渐增大。在7°/s～10°/s的滚动速度下，观看者不能很好的看清滚动字幕的内容，甚至出现左右视图不融像的情况，引起眼部的不舒适，甚至头疼恶心等症状，因此得分均在3.2分之下，并随着滚动速度的增大而引起不舒适度增大。滚动速度在4°/s～6°/s，得分在3.7分之上，这是因为这个滚动速度不会导致左右视图不融像，同时观看者也能够准确地获取滚动字幕的信息。因此，主观实验结果为在出屏0.8°下，观看滚动字幕最佳舒适度的滚动速度在4°/s～6°/s范围。104：测量记录被试的脑电信号我们选取2°/s、4°/s、6°/s、8°/s、10°/s的滚动字幕素材用于脑电研究。实验环境在密闭的空间内进行以减少其它刺激对实验结果的影响，实验过程如图4所示，被试佩戴Neuroscan公司的64导电极帽(Ag-AgCl电极，根据国际10-20系统分布)用于对脑电信号的采集，坐在立体显示器前3倍显示器高度处，并带有与偏光式显示器配套的偏光式立体眼镜。本系统数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于EEG对不同速度滚动字幕引起观看舒适度的评价方法，包括以下步骤：1)制作立体素材，使滚动字幕分别以不同的角速度自屏幕一侧向屏幕另一侧滚动。2)对于不同滚动字幕角速度，让被试做观看舒适度的主观评价。3)对被试者的主观实验结果进行分析，即对滚动字幕不同角速度下的舒适度分析，得到能够引起观看不舒适的角速度的范围；4)选取不同角速度的滚动字幕素材用于测量被试者的脑电波，并对EEG信号做预处理。5)对预处理后的EEG信号提取频域特征；6)根据2)和3)的实验结果将得到的数据样本标记为舒适和不舒适两类；7)用Fisher比率法进行数据降维，建立和训练SVM分类器，得到得到用EEG信号预测滚动字幕舒适性的模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于EEG对不同速度滚动字幕引起观看舒适度的评价方法，包括以下步骤：1)制作立体素材，使滚动字幕分别以不同的角速度自屏幕一侧向屏幕另一侧滚动。2)对于不同滚动字幕角速度，让被试做观看舒适度的主观评价。3)对被试者的主观实验结果进行分析，即对滚动字幕不同角速度下的舒适度分析，得到能够引起观看不舒适的角...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽丽，彭科，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12