本發(fā)明涉及視覺誘導暈動狀態(tài)檢測技術領域，特別涉及一種基于眼動信號的視覺誘導暈動檢測方法。
背景技術：
近年來，顯示技術的快速發(fā)展使得越來越多的人們不斷接觸到全新的顯示環(huán)境，例如高分辨率和強深度對比的寬屏電視機、裸眼3D電視機以及在虛擬現實和游戲中所使用的頭戴式顯示器。此外，伴隨視頻處理和計算機圖形學技術的發(fā)展，出現了大量的包含復雜且頻繁的視點暈動的新穎的圖像，而這些是傳統(tǒng)攝像技術所不能實現的。這些技術的發(fā)展與運用，使得圖像不再僅僅局限于顯示器的平面上，而是體現出圖像的深度感、層次感、真實感以及圖像的顯示分布情況，使畫面變得立體逼真，帶給了觀眾人們前所未有的觀影體驗。
先進的顯示技術因其強烈的立體感和沉浸感，很大程度上推進了其在各個領域的應用于發(fā)展，但也存在一定的弊端，最突出的問題就是在觀影過程中往往會引發(fā)觀影者出現視覺誘導暈動(visually induced motion，VIM),出現視覺疲勞、視力模糊、復視、惡心、嘔吐、眩暈等現象，影響人們的身體健康，同時也阻礙了顯示技術的進一步發(fā)展與推廣。
為了降低視覺誘導暈動所帶來的風險，我們有必要分析造成視覺誘導暈動狀體的因素與條件。而為了實現這一目的，我們必須首先探尋出一種可以定量評估視覺誘導暈動狀體的方法。
目前，針對立體觀影中不適感進行評估的方法主要有主觀評估法和客觀評估法兩大類。主觀評估法指通過主觀問卷對VIM進行評估，受試者需要根據自身體驗回答問卷，再由研究人員對問卷進行統(tǒng)計分析評估VIM程度，該方法簡單、便捷，但是主觀性大、可靠性低，評估結果不夠準確。客觀評估法指通過定義某些客觀指標對受試者的VIM程度進行公式化評估，該方法不受主觀因素的影響，但指標的選取困難、測試復雜。
技術實現要素：
鑒于現有評估視覺誘導暈動狀態(tài)的方法還存在許多不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于眼動信號的視覺誘導暈動檢測方法，以實現更客觀準確、更方便的評估觀影者的視覺誘導暈動狀態(tài)。
本發(fā)明基于眼動信號的視覺誘導暈動檢測方法包括以下步驟：
1)在受試者頭部上佩戴實時檢測睜眼和閉眼兩種狀態(tài)下眼動次數的頭戴式腦電波傳感器；
2)對頭戴式腦電波傳感器采集到的眼動次數數據進行處理，通過公式：
分別計算出受試者在睜眼、閉眼兩種狀態(tài)下的每分鐘平均眼動次數，公式中BR即每分鐘平均眼動次數，s1為數據段的起始時刻，s2為數據段的結束時刻，單位為秒，blink(i)為頭戴式腦電波傳感器在s1-s2時間段內的每個采樣時刻采集到的眼動數據，采集到眼動信號blink(i)為1，未采集到眼動信號blink(i)為0；
3)若受試者在睜眼狀態(tài)下，其每分鐘的平均眼動次數大于27次，則判定受試者發(fā)生暈動，反之則判定受試者沒有發(fā)生暈動；若受試者在閉眼狀態(tài)下，其每分鐘的平均眼動次數大于4次，則判定受試者發(fā)生暈動，反之則判定受試者沒有發(fā)生暈動。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明基于眼動信號的視覺誘導暈動檢測方法，其通過平均眼動次數來評估受試者是否發(fā)生暈動，評估更客觀準確，且評估操作更簡單，能更方便的對視覺誘導暈動問題進行研究。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
本實施例基于眼動信號的視覺誘導暈動檢測方法，包括以下步驟：
1)在受試者頭部上佩戴實時檢測睜眼和閉眼兩種狀態(tài)下眼動次數的頭戴式腦電波傳感器；
2)對頭戴式腦電波傳感器采集到的眼動次數數據進行處理，通過公式：
分別計算出受試者在睜眼、閉眼兩種狀態(tài)下的每分鐘平均眼動次數，公式中BR即每分鐘平均眼動次數，s1為數據段的起始時刻，s2為數據段的結束時刻，單位為秒，blink(i)為頭戴式腦電波傳感器在s1-s2時間段內的每個采樣時刻采集到的眼動數據，采集到眼動信號blink(i)為1，未采集到眼動信號blink(i)為0；
3)若受試者在睜眼狀態(tài)下，其每分鐘的平均眼動次數大于27次，則判定受試者發(fā)生暈動，反之則判定受試者沒有發(fā)生暈動；若受試者在閉眼狀態(tài)下，其每分鐘的平均眼動次數大于4次，則判定受試者發(fā)生暈動，反之則判定受試者沒有發(fā)生暈動。
本實施例中在受試者頭部上佩戴的檢測眼動次數的頭戴式腦電波傳感器為Muse腦電波智能頭帶，其采樣頻率可自行設定，采樣周期短，采樣準確度高。當然在具體實施中，還可采用其他形式的頭戴式腦電波傳感器。
本實施例基于眼動信號的視覺誘導暈動檢測方法，其通過平均眼動次數來評估受試者是否發(fā)生暈動，評估更客觀準確，且評估操作更簡單，能更方便的對視覺誘導暈動問題進行研究。
下面通過實驗對本基于眼動信號的視覺誘導暈動檢測方法的可靠性進行驗證：
試驗中受試者人數為30人，每人佩戴上Muse腦電波智能頭帶，受試者通過駕駛模擬器誘發(fā)視覺暈動，駕駛模擬器由一個可移動的駕駛室和220°的情景投影屏組成，每個受試者在睜眼狀態(tài)和閉眼狀態(tài)下分別進行一次測試。
睜眼狀態(tài)下的實驗過程為：
NON-VIM階段：受試者未駕駛汽車模擬器，睜眼站立3min，這一階段受試者沒有出現VIMS癥狀；
VIM階段：受試者在一條彎曲的道路上睜眼駕駛汽車模擬器，誘發(fā)受試者產生視覺暈動，發(fā)生暈動后受試者仍持續(xù)保持睜眼駕駛狀態(tài)，直到不能繼續(xù)駕駛，通過休息恢復到不暈狀態(tài)，在發(fā)生暈動到恢復到不暈狀態(tài)這一階段為VIM階段，本階段實驗的時間長度依據受試者個人的暈動狀態(tài)而定。
在整個駕駛流程中，當受試者暈動開始時，受試者需要每分鐘口頭報告一次主觀是否處于暈動狀態(tài)，同時將Muse腦電波智能頭帶采集到的眼動信號分為兩組，一組為NON-VIM階段的未暈動眼動數據，一組為VIM階段的暈動眼動數據。
表一為睜眼狀態(tài)下，各測試者在暈動狀態(tài)和未暈動狀態(tài)的每分鐘平均眼動次數表：
表一
閉眼狀態(tài)下的實驗過程為：
NON-VIM階段：受試者未駕駛汽車，閉眼站立3min，這一階段受試者沒有出現VIM癥狀；
VIM階段：受試者在一條彎曲的道路上睜眼駕駛汽車，誘發(fā)受試者產生視覺暈動，發(fā)生暈動后受試者仍持續(xù)保持睜眼駕駛狀態(tài)，直到不能繼續(xù)駕駛，通過閉眼休息恢復到不暈狀態(tài)。閉眼休息這一階段為VIM階段，本階段實驗的時間長度依據受試者個人的暈動狀態(tài)而定。
在整個駕駛流程中，從受試者暈動開始起，受試者需要每分鐘口頭報告一次主觀是否處于暈動狀態(tài)，同時將Muse腦電波智能頭帶采集到的眼動信號分為兩組，一組為NON-VIM階段的未暈動眼動數據，一組為VIM階段的暈動眼動數據。
表二為閉眼狀態(tài)下，各測試者在暈動狀態(tài)和未暈動狀態(tài)的每分鐘平均眼動次數表：
表二
我們采用配對t檢驗來檢驗表一中未暈動狀態(tài)和暈動狀態(tài)下BR值在統(tǒng)計學上是否有顯著差異，結果為：t(29)＝2.05,P＝0.00，這表明睜眼狀態(tài)下，未暈動狀態(tài)和暈動狀態(tài)的BR值在統(tǒng)計學上有顯著差異。同樣的，采用配對t檢驗來檢驗表二中未暈動狀態(tài)和暈動狀態(tài)下BR值是否有顯著差異，結果為：t(29)＝2.05,P＝0.00，這表明閉眼狀態(tài)下，未暈動狀態(tài)和暈動狀態(tài)的BR值在統(tǒng)計學上也有顯著差異。上述結果驗證了本發(fā)明中用平均每分鐘眼動次數來判斷受試者是否處于暈動狀態(tài)是正確的。
本實施例中，判斷受試者在睜眼狀態(tài)下是否處于暈動狀態(tài)的每分鐘的平均眼動次數取為27次，從表一看出，實驗次數11的未暈動BR為27.32，實驗次數20的未暈動BR為30.17，實驗次數28的暈動BR為25.32，除這三組數據外，采用本實施例方法均能對睜眼狀態(tài)下的視覺誘導暈動狀態(tài)進行正確的檢測判定，檢測準確率為90％。
本實施例中，判斷受試者在閉眼狀態(tài)下是否處于暈動狀態(tài)的每分鐘的平均眼動次數取為4次，從表二看出，實驗次數9的暈動BR為3.21，實驗次數25的暈動BR為2.46，除這兩組數據外，采用本實施例方法均能對睜眼狀態(tài)下的視覺誘導暈動狀態(tài)進行正確的檢測判定，檢測準確率為93.3％。
從上述分析可知，采用本實施例方法可對絕大多數人進行準確的視覺誘導暈動狀態(tài)進行檢測。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。