了明显的视觉不协调或不舒适。当亮度偏差超过10%时，整体不协调检测率大于80%，说明被试
[0033]可以完全感知由亮度偏差引起的不协调感。
[0034]为了进一步分析不同亮度偏差等级之间的差异，对S1-S9不同等级下的检测率进行显著性差异分析，图4为相应的统计图。平均检测率随亮度偏差的增加而增加，亮度偏差大于10%时的相应检测率与无亮度偏差平均检测率具有显著性差异，说明被试对大于10%的亮度偏差产生了明显的不协调感。行为数据分析结果表明，在最佳观看距离处，对于舒适的观看内容，亮度偏差应小于10%。
[0035]103:测量被试的脑电信号，存储于离线分析
[0036]脑电数据由64导联、国际10-20系统的电极帽记录，数据采样频率为100Hz，滤波的低通截止频率为0.05Hz、高通截止频率为100Hz。参考电极为右侧乳突电极，各个电极电阻值不大于5kQ。使用Scan软件对脑电数据离线分析，包括合并行为数据、脑电预览、眼电祛除、脑电分段、基线矫正、伪迹祛除、叠加平均、滤波等。分析的数据为刺激出现前10ms至刺激后600ms。
[0037]104:对被试的脑电信号进行离线处理，分析相应脑区的ERP信号
[0038]采用egglab对实验中采集到的脑电信号进行分析。包括:
[0039]1.进行带通滤波处理:滤波器范围为0.0lHz至35Hz，凡是被污染的脑电数据及伪迹大于70μν的脑电数据均被剔除掉。
[0040]2.脑电数据的分段叠加处理:根据不同的亮度差异类型，对各个类型的的数据进行分段，然后进行叠加平均处理。
[0041]3.脑电数据的初步分类:对叠加平均后的波形校正基线，在相应成分最高点处，以左右正负40ms的时间窗口，计算出平均幅值。潜伏期为这个最高点所对应的时间点。
[0042]4.创建study:创建study，所有被试数据进行叠加平均，进行差异性检验。
[0043]105:对不同偏差类型的脑电信号进行叠加平均，探测前额、顶叶和枕叶的成分
[0044]观察整个大脑电极波形图，在枕叶和后顶叶(01、02、02、？7、？8、？2、？3和?4)5001118后，大约在770ms附近，观察发现一个ERP信号成分，为N270，该成分与亮度偏差刺激有关。(如图7所示)
[0045]106:不同亮度偏差下ERP波形差异
[0046]根据ERP理论，在S1-S2匹配作业中会诱发出N270成分，图5为不同时刻的脑电地形图，列出了501ms、601ms、731ms三个时刻N270在脑区的分布情况。S2出现前期，N270幅值较小，主要分布在额中央区;在731ms左右，N270幅值最大，主要分布在中央一顶区和枕区。
[0047]图6列出了731ms时刻不同亮度偏差等级诱发的N270成分的脑电地形图，自左至右依次为偏差0，10%，20%，30%，40%，随偏差等级的增加，吧70分布区域逐渐由顶区扩展至枕区，并且幅值逐渐增大，说明脑活动逐渐增强。
[0048]实验选择大脑顶区的Pl，Pz，P2电极进行分析。图7为测试图像在Pl，Pz，P2电极上诱发的平均ERP信号。图中，O?500ms之间，不同等级的亮度偏差诱发得到的ERP信号差异不明显。500ms后，大约在770ms附近，观察发现一个ERP信号成分N270，该成分与亮度偏差刺激有关。对于不同偏差等级的测试图像，N270成分呈现出ERP波形幅值不同，其值随着偏差等级的增加而增大。对于N270成分，较高偏差等级(20%、30%、40%)的幅值明显大于较低偏差等级(O %和10 % )。表明人类大脑对于亮度偏差较大时反应强烈，暗示亮度偏差大的立体图像会募集更多的神经元参与，导致全脑的整体活动更强，从而表现出更高的反映幅度。
[0049]为了进一步分析不同亮度偏差等级引起的ERP波形差异，我们对9名被试在Pl位置的ERP幅值进行统计分析，得到不同亮度偏差等级显著性检验统计情况如图8。其中随着偏差等级的增加，所诱发的ERP平均幅值也相应增加，10%、20%、30%、40%亮度偏差与零偏差相比都有显著性差异，当亮度偏差大于10%时，相邻偏差之间差异不明显。统计结果与行为数据及波形分析结果一致，所以建议亮度偏差应小于10%。
[0050]107:偏差阈值
[0051]本发明利用ERP技术，采用经典S1-S2实验范式设计实验，结合主观行为数据进行。主观行为数据，亮度偏差大于等于10%的等级，平均检测率大于90%，被试可以完全感知亮度偏差引起的不协调感。无亮度偏差与10%及以上的亮度偏差都有显著性差异，即被试对大于10%的亮度偏差反应明显，20%以上的亮度偏差之间无显著性差异。ERP数据分析以时域数据统计为主，得到了与亮度偏差刺激相关的成分N270，N270是在S1-S2匹配任务中诱发出的一个负成分，又称为脑信息认知冲突电位，即相互比较的两幅图片存在亮度差异时，可以在S2出现后270ms左右记录到该成分，N270反映了大脑通过比较识别和加工信息冲突的过程。S2出现前期N270主要分布在额中央区；主要分布在中央一顶区和枕区。电极Pl，Pz，P2的总平均ERP波形得到N270伴随偏差等级的提升幅度明显提升，偏差为20%、30%、40%时的N270幅度明显高于偏差为0%和10%的波形幅度，暗示亮度偏差大的立体图片会募集更多的神经元参与，导致全脑的整体活动更强，从而表现出更高的反映幅度。无偏差等级与10%以上偏差等级差异性明显，10%以上的偏差等级之间主要表现为无显著性差异。而行为数据结果中当亮度偏差大于10%时，与无偏差之间存在显著性差异，且亮度偏差大于10%时被试会感觉到明显的不协调，偏差等级越大，被试的不协调感越强烈。因此，立体图像左右视图亮度偏差低于10%，可以保证观看舒适度。
[0052]综上所述，本发明采用的不同亮度偏差条件下诱发的脑电信号(N270)具有差异性，可以用于立体图像舒适度的评价。由于脑电信号的客观性，在该发明的基础上做进一步研究，可以用脑电信号对不同种类偏差对立体舒适度的影响进行评价。
【主权项】
1.一种亮度偏差引起的立体观看舒适度影响的脑电分析方法，包括以下步骤: 1)对立体图像的右视图进行亮度处理，使左右视图的亮度偏差达到五个等级:0%、10%、20%、30% 和 40%。 2)对主观评定标准进行划分，分为两个指标:协调，不协调。 3)对被试者的主观评价结果进行分析，包括:亮度偏差不协调检测率，对不同等级下的检测率进行显著性差异分析。 4)测量不同偏差等级条件下的立体图像诱发被试者的脑电波，得出不同偏差等级的脑电波ERP信号成分，呈现出ERP平均波形幅值。 5)对不同偏差条件下得ERP平均波形幅值进行比较分析，并与主观评价结果比较，得出脑电波ERP信号成分与立体视图亮度偏差对立体舒适度影响之间的关系。
【专利摘要】本发明涉及一种亮度偏差引起的立体观看舒适度影响的脑电分析方法，包括：对立体图像的右视图进行亮度处理，使左右视图的亮度偏差达到五个等级；对主观评定标准进行划分，分为两个指标：协调，不协调；对被试者的主观评价结果进行分析；测量不同偏差等级条件下的立体图像诱发被试者的脑电波，得出不同偏差等级的脑电波ERP信号成分，呈现出ERP平均波形幅值；对不同偏差条件下得ERP平均波形幅值进行比较分析，并与主观评价结果比较，得出脑电波ERP信号成分与立体视图亮度偏差对立体舒适度影响之间的关系。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。
【IPC分类】A61B5/00
【公开号】CN105615830
【申请号】CN201510881350
【发明人】沈丽丽, 孙伟鹏
【申请人】天津大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月3日