一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，通过理论分析和实验验证，发现心电信号中表征心率变异性参数的近似熵ApEn与视疲劳之间存在对应关系，因此，基于测量近似熵ApEn实现三维显示视疲劳的评测，具有易于测量，设备成本低和使用简便的特点；同时测量用户的闪光融合频率，能够和心电分析结果采用数据融合等方式进行结合，从而提高基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测的客观性和准确性。

A method for evaluating visual fatigue of 3D display based on ECG signal analysis

The invention discloses a three-dimensional ECG signal analysis showed that visual fatigue evaluation method based on the theoretical analysis and experimental verification, there are corresponding relationship between approximate entropy ApEn and visual fatigue parameters of heart rate variability characterization of ECG signals so that the measurement of approximate entropy ApEn to achieve three-dimensional display based on visual fatigue evaluation, which is easy to measure the characteristics of equipment, low cost and easy to use; at the same time measuring user flicker frequency, and ECG analysis results using data fusion method are combined, so as to improve the three-dimensional ECG signal analysis shows the objectivity and accuracy of evaluation based on visual fatigue.

【技术实现步骤摘要】
一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法
本专利技术属于三维立体显示
，具体涉及到一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法。
技术介绍
目前，三维显示技术在娱乐、教育、医疗等领域的开发和应用越来越多。但由于技术和成本的限制，观看三维显示设备存在很多风险隐患。其中，三维显示设备的成像特点导致的双目辐辏和聚焦系统不匹配问题，容易引起用户在观看三维显示设备后出现头痛、眼睛干涩、视物有重影、视野模糊等不适症状。视疲劳问题的存在不利于用户长期观看三维显示设备，这不仅严重影响了用户体验，同时制约了三维显示技术的发展和产品的普及。因此，必须合理地预测和评价观看三维显示设备引起的视疲劳状况，以获取和生成更加符合用户观看习惯的三维显示内容，提供健康、舒适的三维体验。目前用来评测三维显示视疲劳程度的方法主要分为主观评测和客观评测两种。其中，主观评测方法主要是利用问卷调查的方法，使得用户在观看三维显示设备之后填写相关的视疲劳问卷；客观评测方法主要是通过测量与视疲劳相关的脑电等生理指标，来间接反映视疲劳程度。通常，主观评测存在一定的局限性，主观问卷受个体影响较大，单独利用主观评测方法评测视疲劳缺乏一定的合理性。利用测量脑电信号进行视疲劳的客观评测时，所需的脑电信号测量设备价值昂贵，并且对测量环境的要求很高，甚至要求测量者具备较多的专业领域知识，也存在一定的局限性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，利用本方法，能够简单快速地客观评测观看三维显示设备所引起的视疲劳程度，可用于检测三维显示设备和内容，并用于指导三维显示设备的生产和制作舒适的三维显示资源等。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，包括：分别采集用户观看三维显示内容之前和观看三维显示内容期间的心电信号，检测心电信号中的R峰峰值，计算相邻R峰峰值的时间间距，得到R-R间期值；然后再进一步提取心电信号中表征心率变异性参数的近似熵ApEn；通过比较用户观看三维显示内容之前的近似熵和观看三维显示内容期间的近似熵，评测用户观看三维显示内容后出现视疲劳程度。较佳的，观看三维显示内容前，采集用户平静时的3-5分钟心电信号作为用户不疲劳状态下的心电信号。较佳的，采用心电信号采集模块采集用户心电信号。较佳的，采用三维显示器显示所述三维显示内容，该三维显示器为红蓝立体显示器、偏振式立体显示器、频闪式立体显示器或裸眼立体显示器。较佳的，当用户采用红蓝立体显示器、偏振式立体显示器或频闪式立体显示器进行观看时，用户需要佩戴相应的红蓝眼镜、偏光眼镜或者频闪式眼镜。较佳的，评测前对用户用验光仪进行视力测试和用随机点立体侧视图进行立体视觉筛选，排除不合适参与评测的用户。进一步的，采用闪光融合频率计测量用户观看三维显示内容之前和观看三维显示内容期间的闪光融合频率值，对用户视疲劳程度进行测评，得到测评结果1；将采用近似熵对用户的视疲劳程度的测评结果定义为测评结果2；将测评结果1和测评结果2进行融合，得到综合测评结果，用于最后测评用户观看三维显示内容后出现视疲劳程度。较佳的，测试用户的闪光融合频率值时，首先将闪光融合频率计的亮点调至明显闪烁，使用户看到一个闪烁的亮点，再调节旋钮直到用户刚刚看到亮点不闪烁为止，记录此次闪光融合频率值F1；然后将亮点调至明显不闪烁，使用户看到一个不闪烁的亮点，再调节旋钮指导刚刚看到亮点闪烁为止，记录此次闪光融合频率值F2；取F1与F2的平均值F作为本阶段用户的闪光融合频率值。较佳的，所述的闪光融合频率计设定光强为1/16，亮黑比为1/1，光源颜色为红色，背景无光。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过理论分析和实验验证，发现心电信号中表征心率变异性参数的近似熵ApEn与视疲劳之间存在对应关系，因此，基于测量近似熵ApEn实现三维显示视疲劳的评测，具有易于测量，设备成本低和使用简便的特点；同时测量用户的闪光融合频率，能够和心电分析结果采用数据融合等方式进行结合，从而提高基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测的客观性和准确性。附图说明图1是本专利技术提出的三维显示视疲劳评测系统的硬件布局示意图。图2是实施例中主观疲劳度量表的主体内容示意图。图3是本专利技术的心电信号分析的流程图。图4是实施例中主观疲劳度量表的结果示意图。图5是实施例中闪光融合频率的结果示意图。具体实施关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述得到进一步的了解。基于心电分析的三维显示视疲劳评测包括以下几个步骤：1、硬件布局图如图1所示，观看环境为温度、湿度适宜且光照充足的室内环境。三维显示器用于显示三维内容，包括一系列三维图片和三维视频。所述三维显示器可以是下列显示器中的一种：红蓝立体显示器、偏振式立体显示器、频闪式立体显示器、裸眼立体显示器。所述三维刺激内容是一系列三维图像或者三维视频。2、观看时，用户需坐在到显示器一定距离的位置上，该位置约为三倍的显示器高度处，符合国际电信联盟ITU标准中的用户舒适观看三维显示器时的距离标准。当采用红蓝立体显示器、偏振式立体显示器、频闪式立体显示器进行观看时，用户需要佩戴相应的红蓝眼镜、偏光眼镜或者频闪式眼镜等。3、闪光融合频率计，用于在观看过程中测量用户的闪光融合频率值，该测量值常被应用于视觉功能、脑功能及疲劳状态等生理心理学指标的研究，是一种检测大脑皮质活动兼测定疲劳的方法。测试时首先实验人员将亮点调至明显闪烁，此时用户看到的是一个闪烁的亮点，用户需调节旋钮直到刚刚看到亮点不闪烁为止，实验人员记录此次频率值F1；然后实验人员将亮点调至明显不闪烁，此时用户看到的是一个不闪烁的亮点，用户需调节旋钮指导刚刚看到亮点闪烁为止，实验人员记录此次频率值F2。一般取F1与F2的平均值F作为该阶段用户的闪光融合频率值。通常，闪光融合频率值随着视觉疲劳程度的加重而降低。4、观看前对用户用验光仪进行视力测试和用随机点立体侧视图进行立体视觉筛选，排除不合适接受测量的用户。对通过筛选的用户，需要让用户填写观看前主观疲劳度问卷，如图2所示，观看结束后用户需填写同样内容的主观疲劳度问卷，以便收集用户观看三维显示内容前各种视疲劳症状的程度。该主观疲劳度问卷包含了9种不同的症状，用户可以针对这些症状给出0-100的不同分值。5、观看前，需用心电信号采集模块采集用户的心电数据，所述的心电信号采集模块，采用肢导联的电极连接方法，遵循“下正上负，左正右负”的原则，选择左下肢正极，右下肢为地线，右上肢为负极。心电信号采集需要使用放大器，实验需要屏蔽导线2根、非屏蔽导线1根和一次性贴片电极3个。通常选取用户平静时的3-5分钟心电信号作为用户不疲劳状态下的心电数据，以便与观看过程中的心电数据进行对比分析。同时测量用户在不疲劳状态时的闪光融合频率值，以便与观看过程中的闪光融合频率数据进行对比分析。6、之后，就进入正式观看阶段。由三维显示器显示三维内容(图片或视频)，用户观看时进行相应的客观指标测量，包括心电数据采集和闪光融合频率测量。其中，利用心电信号采集模块采集用户观看三维显示设备的心电信号，实时的心电信号显示在心电信号采集软件界面上，并对所需心电数据进行记录保存；闪光融合频率可以多次在观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，其特征在于，包括：分别采集用户观看三维显示内容之前和观看三维显示内容期间的心电信号，检测心电信号中的R峰峰值，计算相邻R峰峰值的时间间距，得到R‑R间期值；然后再进一步提取心电信号中表征心率变异性参数的近似熵ApEn；通过比较用户观看三维显示内容之前的近似熵和观看三维显示内容期间的近似熵，评测用户观看三维显示内容后出现视疲劳程度。

【技术特征摘要】
1.一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，其特征在于，包括：分别采集用户观看三维显示内容之前和观看三维显示内容期间的心电信号，检测心电信号中的R峰峰值，计算相邻R峰峰值的时间间距，得到R-R间期值；然后再进一步提取心电信号中表征心率变异性参数的近似熵ApEn；通过比较用户观看三维显示内容之前的近似熵和观看三维显示内容期间的近似熵，评测用户观看三维显示内容后出现视疲劳程度。2.如权利要求1所述的一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，其特征在于，观看三维显示内容前，采集用户平静时的3-5分钟心电信号作为用户不疲劳状态下的心电信号。3.如权利要求1或2所述的一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，其特征在于，采用心电信号采集模块采集用户心电信号。4.如权利要求1或2所述的一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，其特征在于，采用三维显示器显示所述三维显示内容，该三维显示器为红蓝立体显示器、偏振式立体显示器、频闪式立体显示器或裸眼立体显示器。5.如权利要求4所述的一种基于心电信号分析的三维显示视疲劳评测方法，其特征在于，当用户采用红蓝立体显示器、偏振式立体显示器或频闪式立体显示器进行观看时，用户需要佩戴相应的红蓝眼镜、偏光眼镜或者频闪式眼镜。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘越，李克娜，王涌天，翁冬冬，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11