一种裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ACC的裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法。首先使用加速计传感器采集身体特定部位在正常阶段和检测阶段的加速计数据，经过数据预处理，然后计算五种平衡性指标，根据五种平衡指标再计算总体平衡性指标，之后根据得到的正常阶段和检测阶段的总体指标计算相对偏差，最后将相对偏差与特定的阈值进行比较，当相对偏差大于特定阈值时，判定出现视觉诱导晕动症，从而实现裸眼3D显示视觉诱导晕动症的评估。

An evaluation method for visual induction of motion sickness by naked eye 3D display

The invention discloses a visual induced motion sickness assessment method based on ACC for naked eye 3D display. Firstly, the accelerometer sensor is used to collect the accelerometer data of a specific part of the body in the normal and detection stages. After data pre-processing, the five balance indexes are calculated. Then the overall balance indexes are calculated according to the five balance indexes. Then the relative results are calculated according to the general indexes of the normal and detection stages. Finally, the relative deviation is compared with a specific threshold. When the relative deviation is greater than a specific threshold, visual-induced motion sickness can be judged, so as to realize the evaluation of visual-induced motion sickness on naked-eye 3D display.

【技术实现步骤摘要】
一种裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法
本专利技术涉及裸眼3D视频显示领域，更为具体地讲，尤其涉及一种裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法。
技术介绍
裸眼3D显示由于无需佩戴任何辅助设备(如3D眼镜、头盔等)的情况下，通过柱状透镜等先进光学技术与信号处理算法即可观看到具有冲击力的立体视觉效果，代表了3D显示技术未来的发展方向，可广泛用于传媒广告、展览展示、科研教育、影视娱乐等领域，能够给人们的生产、生活各方面带来全新的体验和视觉享受。近几年，随着4K及8K显示技术的快速发展，裸眼3D技术日渐成熟、软硬件不断完善，目前裸眼3D观看效果比过去有了很大的提高。随着3D技术的进一步发展、成本的降低、内容的逐步完善，裸眼3D显示将成为最新的显示和终极视频产品普及到家庭和各个应用领域。在新兴产业发展规划中，裸眼3D显示被重点列入了新型显示专栏，并明确指出需掌握其相关的节目源、发射、传输、接收、显示等集成技术。市场预测机构IDC在一项研究数据中指出，裸眼3D显示技术逐渐成熟，预计到2020年出货比重将达到18.4％。现阶段，大屏裸眼3D显示应用于家用市场还有一些技术及内容瓶颈，仅以裸眼3D手机、裸眼3DPAD为例，该产业有上千亿的市场规模。然而，人们在长时间使用裸眼3D显示设备观看3D视频的过程中，往往会产生眩晕、恶心甚至呕吐等症状，我们把这些症状统称为视觉诱导晕动症(VisuallyInducedMotionSickness,VIMS)，这在一定程度上阻碍了这种裸眼3D产品的发展与应用，同时对人类身体健康也造成了不良影响。因此建立一种VIMS评估方法甚至减缓方法是裸眼3D显示急需攻克的难题。目前，针对3D显示中不适感进行评估的方法主要有主观评估法和客观评估法两大类。主观评估法指通过主观问卷对VIMS进行评估，受试者需要根据自身体验回答问卷，再由研究人员对问卷进行统计分析评估VIMS程度，该方法简单、便捷，但是主观性大、可靠性低，评估结果不够准确。客观评估法指通过定义某些客观指标对受试者的VIMS程度进行公式化评估，该方法不受主观因素的影响，但指标的选取困难、测试复杂。生物电信号作为生物体生命活动状态的反映，是生物医学工程研究的重要手段，广泛应用于生理状态监测、脑功能研究、情感与心理分析等方面，而研究人员使用脑电信号(electroencephalogram,EEG)、心电图(electrocardiogram,ECG)、血压(Bloodpressure,BP)、心率(Heartrate,HR)、身体平衡能力(bodybalancelevel)等对不适感进行了研究。身体平衡能力是指协调身体姿势的能力，尤其在较小的支撑面上控制自己感知身体位置的能力。一般认为，人体维持平衡能力主要依赖于中枢系统对视觉输入、本体感觉以及前庭觉系统之间信息的协调和对晕动效应器的控制。因此视觉输入、本体感觉、前庭系统以及小脑的作用形成四肢、躯干的协调作业是决定人体平衡能力的主要原因。不同于平衡板测量身体整体的稳定性，加速计(Accelerometer,ACC)可以用来测量身体局部部位的姿态变化。1991和1992年加速计作为一种成功地量化节奏和平均步长的方式被提出，通过识别每个脚跟的撞击。1999年加速计用于在优选步行速度下测量循环频率。到目前为止，加速计已经成熟的被应用于步态姿势测量中，使用它可以判断人的步长、步幅和行走时的躯干加速度，进而判断是否有行动障碍。但将加速计用于研究立体视觉引起的晕动这一方面，目前还没有大量的研究。因此本课题拟采用三轴加速仪测量人体头部在实验过程中的加速度变化，通过分析不同方向加速度的变化情况可以评估在立体观影中对人体头部运动姿态的影响，进而为ACC评估视觉诱导晕动症提供可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于加速计的裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法，首先分别采集用户在正常阶段和检测阶段身体某部位的加速计数据，分别进行预处理，然后根据五个平衡相关指标求得总指标，最后计算总指标的相对偏差，当检测阶段较正常阶段值有显著增大时，判定出现视觉诱导晕动症症状。通过计算ACC实验前后的平衡性指标来评估视觉诱导晕动症的存在与否，从而提高裸眼3D显示的舒适度。为实现上述专利技术目的，本专利技术是基于加速计的视觉诱导晕动症评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：信号采集：使用便携式Muse设备(包含ACC传感器)采集人体不同状态下头部的ACC数据。S2：信号预处理：对采集的原始ACC数据使用四阶巴特沃斯低通滤波器就行滤波处理，截止频率为采样频率的一半25Hz。S3：计算平衡性指标：对预处理过后的ACC数据计算其下列平衡性指标：AP方向角度标准差：计算方法如下公式所示，其中xi是第i个AP方向角度值，是AP方向角度均值。RAP、RML、RV是ACC头部加速度三个方向的分量。xi＝arccos(RAP/R)BFEN(带通欧几里得范数)：对每个随机信号使用四阶巴特沃斯带通滤波器进行滤波(带通频率w0＝0.2～15Hz)，滤波后求其欧几里得范数。HFEN2(高通欧几里得范数)：对每个随机信号使用四阶巴特沃斯高通滤波器进行滤波(截止频率w0＝0.2Hz)，滤波后求其欧几里得范数。HFENP2(加强级高通欧几里得范数)：三轴随机信号经过4阶巴特沃斯低通滤波器进行滤波，截止频率为0.2Hz，之后求其欧几里得范数，加HFEN值，减1G。AP方向小波熵：S4：计算出五个指标后加权求和得到总指标total_index0，其中相应的权重是通过实验前后相应指标差和晕动等级做斯皮尔曼等级相关分析确定。S5：计算正常状态下的总指标total_index0和检测阶段的总指标total_index1，求其相对偏差Δindex＝total_index1/total_index0，如果Δindex大于预设阈值THindex,则判定该测试者出现了晕动症状。附图说明图1为基于ACC的裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法流程图。图2为本专利技术采用的Muse设备示意图，其中(a)为Muse设备；(b)为Muse及其App。图3为诱发VIMS的广视角虚拟环境驾驶模拟器。图4为加速计空间坐标系示意图。图5为诱发VIMS的虚拟驾驶流程图。图6为指标的均值折线图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步详细的描述。本专利技术提出一种基于ACC的裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法，通过计算ACC实验前后的平衡性指标来评估视觉诱导晕动症的存在与否，从而实现裸眼3D视觉诱导晕动症的评估。图1为是本专利技术提出的基于ACC的裸眼3D显示视觉诱导晕动症评估方法流程图。本专利技术首先分别采集用户在正常阶段和检测阶段身体某部位的加速计数据，分别进行预处理，然后根据五个平衡相关指标求得总指标，最后计算总指标的相对偏差，当检测阶段较正常阶段值有显著增大时，判定出现视觉诱导晕动症症状，其主要包括以下步骤：S1：信号采集：使用便携式Muse设备(包含ACC传感器)采集人体不同状态下头部的ACC数据。S2：信号预处理：对采集的原始ACC数据使用四阶巴特沃斯低通滤波器就行滤波处理，截止频率为采样频率的一半25Hz。S3：计算平衡性指标：对预处理过后的ACC数据计算其下列平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种裸眼3D显示视觉诱导晕动症检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：信号采集：使用便携式Muse设备(包含ACC传感器)采集人体不同状态下头部的ACC数据。S2：信号预处理：对采集的原始ACC数据使用四阶巴特沃斯低通滤波器就行滤波处理，截止频率为采样频率的一半25Hz。S3：计算平衡性指标：对预处理过后的ACC数据计算其下列平衡性指标：AP方向角度标准差：计算方法如下公式所示，其中xi是第i个AP方向角度值，

【技术特征摘要】
1.一种裸眼3D显示视觉诱导晕动症检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：信号采集：使用便携式Muse设备(包含ACC传感器)采集人体不同状态下头部的ACC数据。S2：信号预处理：对采集的原始ACC数据使用四阶巴特沃斯低通滤波器就行滤波处理，截止频率为采样频率的一半25Hz。S3：计算平衡性指标：对预处理过后的ACC数据计算其下列平衡性指标：AP方向角度标准差：计算方法如下公式所示，其中xi是第i个AP方向角度值，是AP方向角度均值。RAP、RML、RV是ACC头部加速度三个方向的分量。xi＝arccos(RAP/R)BFEN(带通欧几里得范数)：对每个随机信号使用四阶巴特沃斯带通滤波器进行滤波(带通频率w0＝0.2～15Hz)，滤波后求其欧几里得范数。HFEN2(高通欧几里得范数)：对每个随机信号使用四阶巴特沃斯高通滤波器进行滤波(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万钟，
申请(专利权)人：成都泰和万钟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51