一种基于VR设备的视觉运动感知检测方法及其装置

一种基于vr设备的视觉运动感知检测方法及其装置
技术领域
1.本技术涉及运动感知检测领域，具体涉及一种基于vr设备的视觉运动感知检测方法及其装置。


背景技术：

2.传统研究中，运动光栅的刺激图形使用crt显示器进行呈现，或连接到计算机的dlp投影仪进行测量。在crt显示器加电脑组合模式下,刺激通常基于matlab的psychophysicstoolbox生成，为了控制受试者的观看距离，被试者头部需要由下颌托支撑稳定，在灰色背景下绘制刺激光栅。在临床环境(例如诊疗室)中安装、保存和使用它们比较困难。
3.鉴于在临床环境中使用这种检测设置具有困难，而大量被试者需要在医院进行测试，近几年有人开发了使用平板电脑测量视觉运动感知的能力。平板电脑是在临床环境中更方便的测量工具，然而，在运动辨别实验中，无论是crt显示器加电脑的模式还是平板电脑的模式，都无法将被试者的视觉、听觉相对外界环境封闭起来，无法为被试者提供一个自成体系的昏暗实验环境。


技术实现要素：

4.鉴于视觉运动感知检测在临床环境中使用现有检测设施有困难，大量被试者需要在医院进行检查，无法平行地远程运行同一个实验。此外，视觉运动感知检测需要提供昏暗的实验环境，为被试者创造一个无干扰，更容易集中注意力的实验条件。
5.为解决上述问题，本技术提供了一种基于vr设备的视觉运动感知检测方法，步骤包括：
6.利用交互终端设计视觉运动感知检测任务，并将所述视觉运动感知检测任务同步到vr设备中；
7.通过进行所述视觉运动感知检测任务，生成报告结果。
8.优选的，所述视觉运动感知检测任务的流程包括：
9.通过随机出现的光栅来对用户进行测试，得到测试结果；
10.根据所述测试结果，对所述用户进行听觉反馈，并重复进行若干次所述测试，得到若干所述测试结果；
11.根据所述测试结果，生成所述报告结果。
12.优选的，所述光栅包括：垂直漂移的大正弦光栅和小正弦光栅。
13.优选的，所述光栅具有高对比度、初始相位随机，且光栅的边缘被升余弦函数模糊。
14.优选的，所述光栅的持续时间定义为高斯函数的标准差，且在每次所述测试中，对所述光栅的持续时间进行适应性调整。
15.优选的，所述测试的流程包括：
16.在所述交互终端的屏幕中央显示一个固定十字架作为实验注视点；
17.基于所述实验注视点，生成一个随机移动的光栅；
18.所述用户根据所述光栅的移动方向，在所述屏幕中做出相应响应，完成测试。
19.本技术还提供了一种基于vr设备的视觉运动感知检测装置，用于实现上述方法，装置包括：交互终端和汇总模块；
20.所述交互终端用于设计视觉运动感知检测任务，并将所述视觉运动感知检测任务同步到vr设备中；
21.所述汇总模块用于根据所述视觉运动感知检测任务，生成报告结果。
22.优选的，所述交互终端包括：设计单元和同步单元；
23.所述设计单元用于设计所述视觉运动感知检测任务；
24.所述同步单元用于将所述视觉运动感知检测任务同步到所述vr设备中。
25.与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
26.本技术通过头戴式显示设备将被试者对外界的视觉、听觉封闭起来，引导被试者产生身在虚拟环境的感觉。该方法大大提高了运动辨别任务的便携性与广泛性，不需要邀请受试者到专门的实验设施，就可以平行的远程运行同一项检测任务。本技术采用的平台容易获得，因此更容易收集大量的样本；此外，在数据收集方面不需要人为的干预，被试者的信息可以被详细的测量与记录。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术实施例一的方法流程示意图；
29.图2为本技术实施例一的视觉刺激图案示意图；
30.图3为本技术实施例一的运动辨识实验示意图；
31.图4为本技术实施例一的参与者实验结果示意图；
32.图5为本技术实施例一的时间阈值示意图；
33.图6为本技术实施例二的系统结构示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
36.实施例一
37.如图1所示，为本技术实施例一的方法流程示意图，步骤包括：
38.s1.利用交互终端设计视觉运动感知检测任务，并将视觉运动感知检测任务同步到vr设备中。
39.在本实施例中，上述的交互终端选用ipad，vr设备选用luci immersvr眼镜。ipad和vr眼镜作为运动辨别实验的便携式设备，可以为被试者创造出一个符合实验要求的条件，从而使被试者无场景条件的限制完成这项测试。且这个平台容易获得，因此更容易收集大量的样本。此外，在数据收集方面不需要人为的干预，被试者的信息可以被详细的测量与记录。
40.利用ipad设计实验的过程包括：
41.使用swift编程语言进行软件开发。该程序使用了metal框架，可以直接访问设备的gpu，因此精确计时(帧不会掉落)，具有完美同步的视觉和听觉刺激。根据设备的型号，可以选择以60或120hz运行测试，具有伽马校正功能。
42.此外，stimuliapp应用程序自动检测ipad型号等参数，通过调整代码中的输入大小、输入亮度和显示帧数，自动转化参数的不同单位，设置变量并挑选取值的方法来控制屏幕上光栅的大小、相位、高斯函数的标准偏差等参数。
43.在程序中创建了两种光栅刺激，分别是垂直漂移的大正弦光栅(直径5
°
)和小正弦光栅(直径1
°
)，如图2所示。其具有高对比度(对比度：50％；周期：47.62pixels)，初始相位随机，速度24
°
/frame(即1440
°
/s)，光栅的边缘被升余弦函数模糊。光栅持续时间定义为高斯函数的1sd(高斯函数的标准差)。在每次试验中，光栅的持续时间都进行了适应性调整，持续时间阈值通过1u3d的阶梯函数估计。
44.此外还创建了video刺激作为错误提示音、文本刺激作为实验提示词、交叉形状的十字架刺激作为实验注视点(持续时间500ms)。
45.传统视觉运动感知研究中，刺激图形大多使用crt显示器或连接到计算机的dlp投影仪作为显示设备，但临床环境(例如诊疗室)中安装、保存与使用它们比较困难。
46.为了给被试者创造一个逼真的空间，从而诱发出被试者的真实判断，选择vr眼镜作为刺激的呈现设备是一个很好的选择，因为vr设备的现实感与可控性强，适用面广泛，更容易收集大量数据样本，这对于确定结果的可重复性和测试刺激参数变化的影响可能很重要。本实施例中我们使用了luciimmers4k非vr一体机(vrg9040b)作为实验设备。
47.利用usb-c线将ipad与vr眼镜连接起来，从而将ipad实验屏幕实时投屏到vr眼镜的显示器中。连接vr眼镜后，通过控制焦距，不需要再为参与者设置观看距离，大大提高了实验的便携性。
48.将无线耳机连接到ipad上，被试者戴上无线耳机、头戴vr设备即可参与视觉运动感知的检测任务，手持ipad平板电脑做出判断的响应。“ipad加vr眼镜”的方法实现了被试者视觉、听觉的封闭条件，创造了一个逼真的空间，更有可能诱发出被试者真实的判断。将实验同步至vr眼镜之后，开始试验。
49.如图3所示，实验流程包括：
50.在第一次运行之前为参与者提供了刺激演示和实践试验。为每个错误的反应提供听觉反馈。运动辨别任务提示词出现，实验者触摸平板电脑屏幕开始实验，实验过程中屏幕中央显示一个500毫秒的固定十字架。然后，简要显示一个移动的光栅。有时光栅向左移动，有时向右移动，光栅消失后，用户必须决定光栅朝哪个方向移动，并通过触摸屏幕的左侧或
右侧做出相应响应。对屏幕左侧1/3部分的任何触摸都被视为左侧响应；对屏幕右侧1/3的任何触摸都被视为右侧的响应；屏幕1/3中央部分的任何触摸都会被忽略。在错误的响应后，变量会向上迈进到其列表中的下一个值。刺激的时间阈值分别从最大值和最小值开始，为了更快地获得相关值，应用1up/1down方法，直到第一个错误的响应，然后方法更改为1up/3down。响应的正确值取决于光栅的相位速度(正值向右运动，负值向左运动)。大小光栅交替出现，阈值从160个试次中获得。
51.为验证本技术方法的准确性，本实施例还设计了感知外周抑制评估实验。该实验用vr眼镜作为显示设备测量了被试者观察准确识别大小漂移gabor(光栅)的运动方向所需的阈值持续时间。图4给出了实验中10名参与者大小刺激不同时间阈值下对应的正确率，对于每个参与者，我们为每个刺激大小计算了不同刺激持续时间的正确率。然后将这些值拟合到累积高斯函数，并为每个刺激大小估计与心理测量函数上75％正确点相对应的持续时间阈值。
52.如图5所示，十名参与者当中，横坐标对应光栅的持续时间(ms)，纵坐标对应不同持续时间下的正确率；圆形黑色坐标点代表小光栅(直径1
°
)，三角灰色坐标点代表大光栅(直径5
°
)，坐标点大小对应相应时间阈值下出现试次的次数多少；图中标记了对应函数上75％正确点相对应的持续时间阈值。实验结果表明，大光栅的时间阈值普遍相对小光栅更大，这说明被试者判断大光栅的运动方向比小光栅更难，出现了感知外周抑制的现象。这与我们先前的研究结果一致：由于外周抑制，随着刺激大小的增加时间阈值升高。
53.研究结果与在crt显示器上健康参与者组中发现的大致相同，并且与先前我们的结果一致，都出现了感知外周抑制的现象，该结果验证了vr眼镜可以作为视觉运动感知检测的显示设备来测量移动刺激的运动辨别力。
54.s2.通过进行所述视觉运动感知检测任务，生成报告结果。
55.测试结束后回到主界面，生成结果报告，其中包含每个section变量的所有取值和参与者的反馈信息，参与者能够以邮件的方式将生成的实验报告以.txt和.csv格式发送。
56.实施例二
57.如图6所示，为本技术实施例二的系统结构示意图，包括：交互终端和汇总模块；交互终端用于设计视觉运动感知检测任务，并将视觉运动感知检测任务同步到vr设备中；汇总模块用于根据视觉运动感知检测任务，生成报告结果。
58.其中，交互终端包括：设计单元和同步单元；设计单元用于设计视觉运动感知检测任务；同步单元用于将视觉运动感知检测任务同步到vr设备中。
59.以上所述的实施例仅是对本技术的优选方式进行描述，并非对本技术的范围进行限定，在不脱离本技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本技术的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本技术权利要求书确定的保护范围内。