旋转偏差对立体观看舒适度影响的脑电分析方法

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旋转偏差对立体观看舒适度影响的脑电分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明将事件相关电位(EventRelatedPotentials,ERP)技术应用于评价由旋 转偏差引起的立体观看舒适度影响。
【背景技术】
[0002] 随着3D(ThreeDimensional)成像技术的发展,立体视频的制作在视觉与信息处 理领域已经掀起了研究热潮。目前3D立体视频正处于由实验室研究迈向产品化、市场化的 关键时期。视觉舒适度的可行范围是促进其市场发展的重要因素之一 [12]。为了推进立体 产品的市场化,了解立体显示的相关原理及产生不舒适的相关因素尤其重要,其相关内容 已经成为国内外的研究焦点。诱发观看立体产品不舒适的因素有多种,如调节与汇聚矛盾、 视差分布、双目不匹配、深度不一致以及认知矛盾。立体产品的制作原理使得左右视图的不 协调会引发观看者双眼焦点调节和辐辏的冲突,这是引起不舒适度的主要原因 [3 4]。
[0003] 立体内容的评价方法可以分为主观评价方法和客观评价方法两种。主观评价方 法的时间分辨率相对较低,无法同步地对生理以及心理信息进行反馈,加上被试对于立体 信息的感知质量差异较大,主观臆断甚至会致使实验结果与事实相悖。针对主观评价方 法的局限性,以及解决视觉疲劳因素的影响,出现了各种结合人类视觉特性的客观评价方 法,比如测量生物信号的方法,但是这种方法受限于被试的疲劳状况。在此基础上的改 进客观评价方法如利用生物电信号的事件相关电位(ERP)、稳态视觉诱发电位(SSVREP: Steady-statevisualevokedpotential)以及核石兹共振(FMRI:Functionalmagnetic resonanceimaging)等方法。脑电信号因为不受外界因素影响,能够忠实地记录观看者的 真实反映,而具有较高的准确性。事件相关电位具有高时间分辨率,可以连续记录被试观看 立体内容时的脑电信号。考虑设备性价比,实验复杂度等因素,本发明选取ERP研究左右视 图旋转偏差对于观看舒适度的影响。
[0004] 采用sidebyside格式的3D图像作为研究样本,人们通过左右眼对样本双边信 息的独立感知,经过大脑对视觉信息的接收、分析、处理得出图像的深度信息,从而得到图 像的立体感觉[5-6]。针对影响立体产品观看舒适度的旋转偏差指标问题,调整左右视图的 旋转角度,得到具有定量的旋转偏差指标的立体视图作为测试图像。
[0005] 事件相关电位,即对特定的感知(视觉、听觉、触觉等)器官施加特定的实验刺激 时,所引起的生理电信号的变化 [7]。ERP具有波形及潜伏期恒定的重要特征,因此可以从随 机变化的自发脑电(EEG)信号中将其提取出来。应用随机信号的基本原理,依据ERP信号 潜伏期恒定及波形不变性,获取预期的事件相关电位。
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【发明内容】

[0019] 本发明的目的是,提供一种旋转偏差对立体观看舒适度影响的脑电分析方法。本 发明以旋转偏差作为刺激进而从EEG信号中提取ERP信号,建立具有旋转偏差的立体图像 引起人的不舒适度性与脑电信号之间的关联。本发明的技术方案如下:
[0020] 本发明为了达到上述目的,是通过下面所述技术方案来实现:
[0021] -种旋转偏差对立体观看舒适度影响的脑电分析方法,包括下列步骤:
[0022] 1)选取内容符合实验要求的左右格式的立体图像对,保持左视图不变,右视图分 别旋转0°,0.36°,0.72°,1.08°与1.44°作为测试序列;
[0023] 2)选取符合实验要求的被试,对被试进行测试练习;
[0024] 3)记录被试的脑电信号;
[0025] 4)对被试的脑电信号进行离线处理,分析不同区域之间的差异;
[0026] 5)提取枕区,枕顶区的ERP成分,根据测试图像类型将其分类,分析不同偏差等级 之间的幅值差异性;
[0027] 6)对不同偏差等级的ERP波形幅值进行统计分析;
[0028] 7)结合分析脑电信号的客观评价结果与主观评价结果,通过分析得出立体内容观 看舒适度的旋转偏差阈值,获取立体图像舒适度的不同旋转偏差等级的最终评价结果。
[0029] 本发明可以为建立基于ERP的立体图像观看舒适度客观评价方法提供基础。
【附图说明】
[0030] 图1实验的立体测试图像(右视图)其中,(1)为Snow(雪景);(2)H〇rse(马); (3)Windmill(风车)
[0031] 图2旋转偏差的不协调检测曲线
[0032] 图3脑电地形图
[0033] 图4不同测试图像不同偏差等级的波形图,⑴测试图像"Snow"诱发的平均ERP 信号;⑵测试图像"Horse"诱发的平均ERP信号;⑶测试图像"Windmill"诱发的平均 ERP信号
[0034] 图5ERP信号的总平均
[0035] 图6不同旋转等级的脑空间地形图,(a) 0.00° ;(b) 0.36° ;(c) 0.72° ;(d) 1.08° ; (e)1.44°
[0036] 图7ERP信号平均幅值统计 具体实施方案
[0037] 101 :实验平台的搭建及被试的准备工作:
[0038] ERP实验平台包括立体显示器(刺激呈现装置)、Neuroscan信号放大器、高性能 计算机2台、32导电极帽(Ag-AgCl电极,根据国际10-20系统分布)、偏光式立体眼镜。图 1所示为正在进行实验的被试与实验平台及环境。
[0039] 数据采集由32导联系统的Nueroscan公司脑电设备完成,电极帽(Ag-AgCl电极) 为国际标准的10-20格式。以1000HZ的采样率记录EEG(Electroencephalogram)信号,选 取NueroscanSuAmps放大器与0. 05-100HZ带通滤波器对本实验数据进行放大滤波处理。 将A2电极放置在右侧乳突处作为记录脑电数据的参考电极。为了更好的分析及处理数据, 左右水平眼电(记录被试斜视情况)贴置在左右眼角角2cm处,上下垂直眼电(记录被试 眨眼情况)贴置在左眼上下2cm处与待测数据同时被记录。为了保证实验结果的准确性, 需要注射适量导电膏确保每个电极的电阻低于5kQ。
[0040] 为了消除人眼视觉系统的辐辏及其自动调节的冲突,在本实验中采用平均亮度 值偏高的立体图像测试序列。实验过程中让被试坐在距离显示屏中心的正前方3倍距离 处。立体图像的测试序列包含3幅左右视图具有不同旋转偏差等级的图像(分别为Snow、 Horse、Windmill),分辨率为1366*768,如图1所示。根据图像失真处理对测试图像
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