尺寸偏差对立体图像观看舒适度影响与erp 关联性分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及立体图像评价技术领域。
【背景技术】
[0002] 3D技术不仅对人们的生活、工作产生了深刻的影响，还在科技、建筑、娱乐、模拟训 练、医学，甚至军事等领域具有广泛的应用。视差式立体显示图像在给观看者带来强大的视 觉冲击效果同时，也带来了视觉不舒适的问题。随着眼干、头晕、恶屯、等出现的案例增多，立 体图像观看舒适度的问题越来越引起学术界的关注。目前，各国均已致力于研究立体显示 造成不舒适的原因，旨在规范立体显示设备及3D内容舒适度的技术标准正在制定，对3D观 看不舒适的诱因研究也正在进行中。
[0003]目前，市场上常见的3D显示器大多基于双目视差原理。由于运种基于视差的立体 显示技术展示给观看者的立体图像与自然条件下视觉系统感知到的情况不同，从而导致观 看立体图像时会产生视觉不舒适感。导致观看不舒适情况发生的原因有很多，如左、右图像 的电气特性的差异、图像的几何崎变、福辕与调节矛盾过大和左、右图像不匹配[1，2]等。 前两种失真由显示器的电子特性决定，失真的改善有赖于显示器制作技术的进步，为减小 运种失真需要将显示器调整在最佳状态。福辕与调节之间的矛盾是视差式立体显示技术无 法避免的问题，只能将运个矛盾限制在人眼可W允许的范围内。然而，3D显示面临最多的问 题是左、右图像不匹配的情况。运种不匹配是多种多样的，主要在图像的制作、处理与传输 过程中产生。运些不匹配包括：左、右图像的信噪比差异、大小尺寸差异、色度差异、亮度差 异、串扰等等巧-5]。左、右图像的不匹配是影响立体显示舒适度的重要原因之一。
[0004] 随着生物医学的快速发展，越来越多的研究者将图像评价的方法聚焦在基于生理 指标的客观评价方法上。由于基于双目视差原理的立体成像技术，其立体感是在人的大脑 中产生的，生理指标能够最直接地表示人类视觉系统对图像/视频的反应。要建立WERP 技术为基础的生理指标立体图像客观评价方法，首先应当研究脑电信号的变化与立体图像 舒适度之间的存在怎样的关系。
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【发明内容】
[0010] 本发明所要解决的技术问题是：给出一种研究脑电信号的变化与立体图像观看舒 适度之间的存在怎样的关系的分析方法，本发明的分析方法，可W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。本发明的技术方案如下：
[0011] 一种尺寸偏差对立体图像观看舒适度影响与ERP关联性分析方法，包括W下步 骤：
[0012] 1)对立体图像的右视图进行尺寸处理，处理成不同偏差等级j的右视图，包括尺 寸不变、增大0. 5%、增大1 %、增大2%和增大3%偏差等级，分别用j= (1，2, 3, 4,引表 示；
[0013] 2)制作被试主观评分标准，选用五分制评分体系，1分至5分分别对应着观看舒适 性极差、差、中等、好和极好；
[0014]3)对被试者的主观打分结果进行分析，计算标准差和均值：设Xi, ,为被试者i对 偏差等级j的打分结果，则对于不同偏差等级条件的均值打分结果为：
式中 j代表不同的偏差等级；对于不通过偏差条件下的打分的标准差为
W主观评分3. 5分作为观看舒适度的临界值；
[0015] 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，获得P300和N270 成分的平均峰值；
[0016] 5)对计算得到的平均峰值，分析不同偏差等级条件下的峰值的差异性，并将此种 差异性与步骤3)的主观评价结果进行比较，得到脑电波P300和N270成分测量信号与视图 尺寸变化对立体图像观看舒适度影响之间的关系。
[0017] 利用本发明给出的方法，采集到不同偏差条件下的立体图像诱发的脑电信号 (P300N270)之间存在差异性，此种差异性与通过主观评价方法获得的由尺寸偏差对立体 图像舒适度影响之间存在确切关系，从而，可W判断脑电信号可W作为评价立体图像舒适 度的指标。由于人的脑电信号是客观的，在本发明给出的脑电信号（P300N270)的差异性 与立体图像舒适度之间存在相关性的研究方法的基础上，再通过进一步研究，可W形成新 的立体图像客观评价方法。
【附图说明】
[0018] 通过参照附图来详细地描述本发明的实施方式，本发明的W上特征和优点对于本 领域的技术人员将易于变得明显，其中：
[001引图1为实验流程图，（a)为白色圆点，化）为标准图（C)为偏差图（d)为白色圆点；
[0020] 图2为本实验采取的立体实验材料（均为左视图）；
[0021] 图3为主观评价分值分布图；
[0022] 图4为全脑及不同部位的波形图，（a)FZ电极上的波形图，（b)CZ电极上的波形图， (C)OZ电极上的波形图；
[0023] 图5为刺激呈现后350-390ms的脑地形图；
[0024] 图6为刺激呈现后240-280ms的脑地形图；
[00巧]图7为主观评分分值表。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0027] 101 :被试对不同偏差等级的立体图像刺激进行打分，分析均值和标准差
[0028] 在脑电实验的前一天，被试需要对实验刺激进行主观评价。采用国际电信联盟通 用的5分制评价标准（1分代表极差，5分代表极好），如图7所示。对不同被试的打分结果 进行计算均值和标准差。
[0029] 假设Xi,,为被试i对偏差等级j的打分结果，则对于不同偏差等级条件的均值打 分结果为：
式中j代表不同的偏差等级；对于不同的偏差条 件下的打分的标准差为：
[0030] 不同实验偏差刺激下的评分结果如图3所示，其中横坐标代表右眼图像等级纵坐 标代表所有被试主观评分的平均分数（M0S,MeanoptionScore)。
[0031] 在本发明之中应用主观评价方法，分析评分结果的均值和方差，来评价不同偏差 等级的立体图像的引起的舒适度的区别。
[003引102 :搭建ERP实验平台，被试进行实验准备工作
[0033]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。
[0034] 在实验之前，让被试保持良好的精神状态，并在正式开始实验之前进行实验前的 训练，当确定被试已经能够熟练的完成实验任务的时才开始进行实验。在填写被试知情同 意书之后，让被试坐在噪音隔绝的实验环境中。实验之前被试需要进行洗头W去除头油和 角质，降低头皮与电极之间的阻抗。
[0035] 选用32英寸长虹牌立体电视（分辨率为1366X768,刷新频率为60Hz)。被试坐 在距离显示屏垂直高度的3倍处，佩戴偏光式立体眼镜，图像水平视角为32. 86°，垂直视 角为18. 48°。被试佩戴化uroscan公司的32导电极帽，阻抗控制在5KQW下。图像刺激 由E-prime2. 0呈现，采用经典的S1-S2范式，每个实验试次（试次，指一个图片刺激呈现 到下一个刺激呈现的全部流程，如图2所示）由四部分构成。首先，显示器正中央呈现一个 白色亮点，W使双眼汇聚在屏幕中央。随后，一个标准的立体图像呈现500ms。接着，五种偏 差之中的一种图像被随机的呈现在屏幕上500ms。最后，白色亮点再次呈现在屏幕上，被试 需要对刚刚的刺激进行快速的判断。如果被试感觉偏差图像与标准图像相比，存在不舒适 感，点击鼠标左键，反之则按右键，在点击鼠标的同时下一个实验试次被触发。每一种偏差 的刺激共包含90个试次，每组实验共有450个试次。在实验过程中，每间隔5分钟被试被 叫停休息2分钟之后继续实验。在实验的过程中，除正常的巧眼等必要动作外，不允许被试 有其他的多余动作出现，被试要叮住显示器的正中央W减少扫视和垂直眼动。
[0036] 103 :测量被试的脑电信号，存储用于离线分析
[0037] 本发明之中的EEG信号是由Neuroscan公司生产的32导电极帽（Ag-AgCl电极， 根据国际10-20系统分布）记录得到。四个额外的电极用于记录垂直眼电和水平眼电，水 平眼电的电极贴在左右距离眼角2cm处，垂直眼电的电极贴在左眼正上方2cm和正下方Icm 的地方。在邸6记录期间所有的电极都W右侧乳突为参考电极，AFZ电极接地。在记录阶 段邸G信号W1000化的义样率被记录，同时用化urosca