本发明专利技术涉及一种基于EEG对水平运动引起的立体视觉疲劳影响的评价方法，包括以下步骤：制作2D和3D实验素材；水平运动速度按照六个分级让被试做主观问卷评价；在2D显示测试实验中利用眨眼测试法；对被试者的主观实验结果进行分析，即对不同水平运动速度下的疲劳程度分析；选取3D实验素材用于测量被试者的脑电波，并对EEG信号做预处理；对预处理后的脑电信号进行快速傅立变换，计算出三个频段分区在各个电极上的相对能量，绘制出对应的脑电地形图；再根据所有被试者的数据计算得到的各个指标的相对能量，利用双因素方差分析法对刺激前后的时间因素和不同脑区区域因素进行差异性分析，从而确定识别立体水平运动疲劳较好的指标区域。
【技术实现步骤摘要】
基于EEG对水平运动引起的立体视觉疲劳影响的评价方法
：本专利技术涉及水平运动引起的视觉疲劳评价领域。
技术介绍
：长时间观看3D视频会带来不同程度的生理以及心理反应，比如视觉疲劳、头沉、眩晕等，在3D显示技术相关领域评估人体感知的体验质量也成为至关重要的一个环节，用户的体验也直接决定了技术的前进。目前对于此类方向的评价方式主要有主观评价法和客观评价法。主观评价法包括调查问卷法和心理物理法。客观评价法主要是通过分析采集到的客观数据以及建立相应的数学模型进行分析。而在最近视觉疲劳的评价方法被人们开始和生物信号联系在一起，生物信号的采集以及分析已经成为目前生命科学领域的重要手段之一。目前使用较多的是采集人体的脑电信号进行信号的分析处理，脑电信号分为脑电图(EEG)、脑电地形图(BEAM)、脑磁电(MEG)、肌电图(EMG)、诱发电位(EP)。在这些被测信号中脑电EEG相比较于其他的脑部特征信号更易被提取与采集，同此采集到的脑电信号中包含了丰富的人体生理信息，被认为是最具备广泛发展前景的视觉疲劳测试指标。因此，将视疲劳的研究和脑电信号(EEG)紧密联系在一起，区分在2D和3D的显示屏幕上观看刺激材料时受试者的大脑皮层活动的不同，利用信号处理技术和统计方法对记录下的脑电波进行分析，通过比较两者的区别来进一步寻找衡量视觉疲劳的有效指标，可以得到更合理的实验结果。
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进行立体视觉疲劳评价方法，基于该分析方法，为水平运动引起的立体视觉疲劳分析提供基础。本专利技术技术方案如下：一种基于EEG对水平运动引起的立体视觉疲劳影响的评价方法，包括以下步骤：1)制作2D和3D实验素材水平运动物体选取无规则形状的石头，表面覆盖花岗岩花纹的材质，保持石头水平运动的距离不超过立体显示器的最大可视距离，石头的水平运动在屏幕上做时长为两秒的从左往右的固定匀速运动，水平运动的运动单位选择deg/s作为运动的评判单位，设物体的起始位置之间的距离为x，人眼到屏幕的距离为s，人眼在物体运动前后视角变化为θ，运动时间为t，从厘米每秒到角度每秒的换算公式如下：则换算角速度公式为：θ＝tan-1(s/x)(1)v＝θ/t(deg/s)(2)根据制作出来的视觉体验效果以及运动范围，实验中水平运动模式选取的六个速度分级分别为：6deg/s、8deg/s、10deg/s、12deg/s、14deg/s、16deg/s，水平运动2D素材均是位于零视差平面，3D素材均是位于屏幕前即-0.5deg处，物体运动时长为2s，利用Maya渲染完左右两个摄影机视图之后，再利用Matlab软件来对左右视图图片进行拼接以及合成为适合立体显示器播放的视频，至此后续需要用到的2D显示和3D显示刺激材料制作完成；2)水平运动速度按照上述的六个分级让被试做主观问卷评价，观看疲劳程度分为眼睛疲劳和身体疲劳两个方面，疲劳程度分5个指标：1分、2分、3分、4分、5分；3)2D显示测试实验和3D显示测试实验中在刺激前后对上下箭头进行200次的判断采集行为数据；4)在2D显示测试实验中利用眨眼测试法，采集被试者观看视频后20分钟的眨眼情况，并以每4分钟作为一个时间段进行数据统计；5)对被试者的主观实验结果进行分析，即对不同水平运动速度下的疲劳程度分析；6)选取3D实验素材用于测量被试者的脑电波，并对EEG信号做预处理；7)对预处理后的脑电信号进行快速傅立变换，计算出θ、α、β三个频段分区在各个电极上的相对能量，绘制出对应的脑电地形图；再根据所有被试者的数据计算得到的各个指标的相对能量，利用双因素方差分析法对刺激前后的时间因素和不同脑区区域因素进行差异性分析，从而确定识别立体水平运动疲劳较好的指标区域。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1(a)2D实验素材其中一帧图像，图1(b)3D实验素材其中一帧图像；图2电极帽各电极分布图；图3两种显示技术实验主观问卷结果对比；图4被试眨眼次数总体趋势图；图5两种显示技术判断正确率对比图，每组柱状图中，前者为2D测试后，后者为3D测试后；图6EEG信号带通滤波器；图7观看刺激前后各个频段相对能量脑电地形图；图8脑电指标双因素方差分析结果；图9刺激前后不同脑区脑电指标配对t检验分析结果。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，对实施方案作详细的阐述与说明。101：素材的制作实验选取水平运动模式的物体作为刺激材料，使用软件AutodeskMaya和Matlab进行刺激材料的制作，如图1(a)、1(b)所示。本实验所制作的刺激场景以蓝天白云为背景，以给被试者最佳的观看体验。水平运动物体选取了无规则形状的石头，表面覆盖花岗岩花纹的材质，保持石头水平运动的距离不超过32寸立体显示器的最大可视距离69cm。石头的水平运动在屏幕上做时长为两秒的从左往右的固定匀速运动。不同于普通的运动模式选取cm/s作为运动单位，水平运动的运动单位选择deg/s作为运动的评判单位。从厘米每秒到角度每秒的换算公式如下：假设物体的起始位置之间的距离为x，人眼到屏幕的距离为s，人眼在物体运动前后视角变化为θ，运动时间为t，则换算角速度公式为：θ＝tan-1(s/x)(1)v＝θ/t(deg/s)(2)根据制作出来的视觉体验效果以及运动范围，实验中水平运动模式选取的六个速度分级分别为：6deg/s、8deg/s、10deg/s、12deg/s、14deg/s、16deg/s。本次实验制作的水平运动2D素材均是位于零视差平面，3D素材均是位于-0.5deg处(屏幕前)，物体运动时长为2s。Maya软件中的运动时间设置为1秒钟60帧，以便于适配3D显示器的分辨率，避免观看视频时出现闪烁、白屏等干扰被试者的现象。利用Maya渲染完左右两个摄影机视图之后，我们需要再利用Matlab软件来对左右视图图片进行拼接以及合成为适合立体显示器播放的视频。至此我们后续需要用到的2D显示和3D显示刺激材料制作完成。102：主观评价被试者坐在显示屏高度3倍距离处，以最舒适的状态观看刺激视频。2D显示的测试实验我们利用软件winamp来实现平面视频的随机循环播放。整个实验一共有1050个试次，六段视频每个播放175个试次，每个试次前后共有0.2s的停顿，六个视频呈现随机循环的播放状态，整个刺激过程大概时长45分钟。我们这次所应用到的主观评估法包括主观问卷法、眨眼测试法、以及刺激前后判断正误。主观问卷法需要被试者在观看刺激之后立即对各个疲劳状态程度进行打分。观看疲劳程度分为眼睛疲劳和身体疲劳两个方面共17个症状，每个症状按照1-5分标准进行打分，从1到5分所代表的症状程度分别为：1：无，；2：轻微；3：一般；4：严重；5：非常严重。实验中采用摄影机实时记录被试者的面部信息，选取刺激实验20分钟到40分钟之间的时间进行眨眼次数的记录，以每四分钟为一次记录阶段，每个被试者共记录下5段数据以供后续的进一步分析。刺激前后判断正误法是在被试者观看刺激材料的前后需要对上下箭头进行200次判断，通过比较前后两次的正确率进而分析视疲劳程度。3D显示测试实验使用软件E-prim本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于EEG对水平运动引起的立体视觉疲劳影响的评价方法，包括以下步骤：1)制作2D和3D实验素材水平运动物体选取无规则形状的石头，表面覆盖花岗岩花纹的材质，保持石头水平运动的距离不超过立体显示器的最大可视距离，石头的水平运动在屏幕上做时长为两秒的从左往右的固定匀速运动，水平运动的运动单位选择deg/s作为运动的评判单位，设物体的起始位置之间的距离为x，人眼到屏幕的距离为s，人眼在物体运动前后视角变化为θ，运动时间为t，从厘米每秒到角度每秒的换算公式如下：则换算角速度公式为：θ＝tan‑1(s/x) (1)v＝θ/t(deg/s) (2)根据制作出来的视觉体验效果以及运动范围，实验中水平运动模式选取的六个速度分级分别为：6deg/s、8deg/s、10deg/s、12deg/s、14deg/s、16deg/s，水平运动2D素材均是位于零视差平面，3D素材均是位于屏幕前即‑0.5deg处，物体运动时长为2s，利用Maya渲染完左右两个摄影机视图之后，再利用Matlab软件来对左右视图图片进行拼接以及合成为适合立体显示器播放的视频，至此后续需要用到的2D显示和3D显示刺激材料制作完成；2)水平运动速度按照上述的六个分级让被试做主观问卷评价，观看疲劳程度分为眼睛疲劳和身体疲劳两个方面，疲劳程度分5个指标：1分、2分、3分、4分、5分；3)2D显示测试实验和3D显示测试实验中在刺激前后对上下箭头进行200次的判断采集行为数据；4)在2D显示测试实验中利用眨眼测试法，采集被试者观看视频后20分钟的眨眼情况，并以每4分钟作为一个时间段进行数据统计；5)对被试者的主观实验结果进行分析，即对不同水平运动速度下的疲劳程度分析；6)选取3D实验素材用于测量被试者的脑电波，并对EEG信号做预处理；7)对预处理后的脑电信号进行快速傅立变换，计算出θ、ɑ、β三个频段分区在各个电极上的相对能量，绘制出对应的脑电地形图；再根据所有被试者的数据计算得到的各个指标的相对能量，利用双因素方差分析法对刺激前后的时间因素和不同脑区区域因素进行差异性分析，从而确定识别立体水平运动疲劳较好的指标区域。...
【技术特征摘要】
1.一种基于EEG对水平运动引起的立体视觉疲劳影响的评价方法，包括以下步骤：1)制作2D和3D实验素材水平运动物体选取无规则形状的石头，表面覆盖花岗岩花纹的材质，保持石头水平运动的距离不超过立体显示器的最大可视距离，石头的水平运动在屏幕上做时长为两秒的从左往右的固定匀速运动，水平运动的运动单位选择deg/s作为运动的评判单位，设物体的起始位置之间的距离为x，人眼到屏幕的距离为s，人眼在物体运动前后视角变化为θ，运动时间为t，从厘米每秒到角度每秒的换算公式如下：则换算角速度公式为：θ＝tan-1(s/x)(1)v＝θ/t(deg/s)(2)根据制作出来的视觉体验效果以及运动范围，实验中水平运动模式选取的六个速度分级分别为：6deg/s、8deg/s、10deg/s、12deg/s、14deg/s、16deg/s，水平运动2D素材均是位于零视差平面，3D素材均是位于屏幕前即-0.5deg处，物体运动时长为2s，利用Maya渲染完左右两个摄影机视图之后，再利用Matlab软件来对左右视图...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽丽，邢阳，侯春萍，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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