3D電視圖片視差引發(fā)的EEG和VEP變化的研究

方得勝 邢麗冬 錢(qián)志余 王 笑 金 帥 張 璽

(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，南京 210016)

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3D電視圖片視差引發(fā)的EEG和VEP變化的研究

方得勝 邢麗冬*錢(qián)志余 王 笑 金 帥 張 璽

(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，南京 210016)

采集志愿者觀看3D電視不同視差圖片時(shí)的腦電信號(hào)，分析其在觀看過(guò)程中產(chǎn)生的視覺(jué)誘發(fā)電位，計(jì)算各波段功率得到視覺(jué)疲勞因子R值，以此來(lái)探究3D影片中視差因素對(duì)人體健康的影響，為3D片源的制作提供一定的指標(biāo)參考。基于Neuroscan腦電儀搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選取10名健康志愿者觀看不同視差的3D圖片，采集腦電信號(hào)的同時(shí)當(dāng)其感覺(jué)不適時(shí)(刺痛感或者眩暈感)通過(guò)按鍵反饋。對(duì)采集的腦電信號(hào)中枕部視覺(jué)功能區(qū)的O1、Oz、O2等3個(gè)導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)采取疊加平均的方法提取其視覺(jué)誘發(fā)電位(VEP)，得到N135成分波和P260成分波；將預(yù)處理后的腦電信號(hào)依照相同的圖片刺激序號(hào)進(jìn)行疊加，將結(jié)果用Matlab的EEG工具包進(jìn)行相對(duì)功率計(jì)算，進(jìn)一步得到疲勞因子R值。結(jié)果表明，不同視差圖片誘發(fā)的VEP的電位幅值和潛伏期有所差異，潛伏期的差異尤為明顯(不同分組的均值變化為30%)；志愿者觀看只有負(fù)視差的3D圖片時(shí)疲勞因子R值較大，即所有導(dǎo)聯(lián)的均值比其他分組圖片高10%。P260成分的幅值和潛伏期可以作為評(píng)價(jià)3D片源的一個(gè)參考指標(biāo)；負(fù)視差的圖片更容易引起人眼的疲勞；正負(fù)視差都有的圖片引起的疲勞度等級(jí)最低。

3D電視；視差；視覺(jué)誘發(fā)電位；疲勞因子R值

引言

隨著觀看3D電影的熱潮席卷全球，3D電視也開(kāi)始進(jìn)入尋常百姓人家中。盡管3D電視在真實(shí)感和立體感等方面給我們帶來(lái)愉悅，但觀看之后容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞等弊端也逐漸顯現(xiàn)[1]，眼干澀、酸痛、發(fā)癢等不良反應(yīng)尤為明顯[2]。因此，通過(guò)客觀的技術(shù)手段為廠商提供安全的3D片源相關(guān)的指標(biāo)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。

文獻(xiàn)[3]表明，現(xiàn)在3D影片的立體效果為人工合成，人眼在觀看人工合成3D效果的影片時(shí)容易引起視覺(jué)疲勞。Kooi和Toet的研究表明，導(dǎo)致視覺(jué)疲勞的主要原因可能是3D片源的模糊和串?dāng)_[4]。Yano等采用單一刺激的連續(xù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法比較了普通高清晰度電視和立體高清晰度電視所導(dǎo)致的視覺(jué)疲勞問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)不同的景深對(duì)視覺(jué)疲勞的影響程度不同[5]。國(guó)內(nèi)學(xué)者鄭華東等研究了不同三維成像技術(shù)對(duì)景深的影響，發(fā)現(xiàn)體視法和集成成像法由于焦距固定，使得眼睛在場(chǎng)景中難以象觀看真實(shí)物體時(shí)那樣收縮或改變焦距，從而無(wú)法正確估算深度信息和空間位置關(guān)系，易使人眼感到疲勞[6]。Celestine等通過(guò)研究，讓志愿者確定三維電視上不同顏色的球相對(duì)參考標(biāo)記的位置與視覺(jué)疲勞的關(guān)系，證實(shí)三維電視景深的增加會(huì)導(dǎo)致視覺(jué)疲勞程度顯著上升[7]。Sumio Yano等人對(duì)比觀看立體的HDTV和普通2D的HDTV引起的視覺(jué)疲勞，通過(guò)觀察志愿者觀看影片前后的反應(yīng)和主觀問(wèn)卷結(jié)果，得出景深可能會(huì)引起視覺(jué)疲勞的結(jié)論[8]。Lambooij指出，動(dòng)態(tài)場(chǎng)景會(huì)使人體產(chǎn)生不適的感覺(jué)，這主要和屏幕上水平運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的視差變化和屏幕上物體的景深有關(guān)[9]。因此，從客觀的指標(biāo)來(lái)看，場(chǎng)景的亮度和深度的變化，場(chǎng)景的視差過(guò)大等均有可能引起視覺(jué)疲勞。

而在疲勞度的研究上吳邵斌等[10]在研究駕駛疲勞上提出了疲勞因子R值的概念。

針對(duì)觀看3DTV后出現(xiàn)的不適癥狀，以前的研究大多使用主觀問(wèn)卷調(diào)查或分析眼部特征的方法。主觀評(píng)價(jià)有一定的局限性，例如不具有實(shí)時(shí)性，主觀因素影響較大等等。因?yàn)镋EG信號(hào)的無(wú)創(chuàng)性和實(shí)時(shí)性，筆者基于前人的研究基礎(chǔ)，通過(guò)采集觀看3D時(shí)人體腦電信號(hào)(EEG)，處理分析視覺(jué)誘發(fā)電位，得到相關(guān)的特征信息(潛伏期和幅值)，通過(guò)Matlab計(jì)算3種頻段(α波、β波、θ波)的EEG的功率，求得疲勞因子R。通過(guò)這些指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)不同3D影片的深度信息對(duì)人體產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，從而為3D電視的健康發(fā)展提供一條有效的途徑。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與流程

1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以Neuroscan腦電儀為核心，包括VEP刺激端、3D顯示裝置和腦電信號(hào)采集設(shè)備。VEP刺激端采用的是E-Prime軟件，刺激源采用3D圖片，均為左右格式，分辨率為1 920像素×1 080像素。3D顯示設(shè)備包括一臺(tái)46英寸海信快門(mén)式3D電視LED46XT39G3D，以其配套的3D快門(mén)式眼鏡一副。腦電采集設(shè)備采用的是Neuroscan腦電儀，采樣頻率為1000 Hz，其電極分布為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的10～20導(dǎo)聯(lián)分布，其中30個(gè)導(dǎo)聯(lián)用于采集腦電信號(hào)，4個(gè)導(dǎo)聯(lián)用于采集眼電信號(hào)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各個(gè)電極的電阻阻值均保持在10 kΩ以下。腦電信號(hào)的采集與處理使用Curry 7軟件完成，版本號(hào)是7.07。

圖1所示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中3D液晶電視通過(guò)高清線接收VEP刺激源，并將刺激圖片呈現(xiàn)給志愿者，志愿者身體出現(xiàn)不適的時(shí)候可以通過(guò)按鍵反饋給刺激源，志愿者的腦電信號(hào)通過(guò)電極帽傳輸?shù)絅euroscan腦電儀，最后由腦電信號(hào)采集端收集并保存。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.1 The experimental system

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

10名志愿者(9男1女)參與了本次實(shí)驗(yàn)。志愿者均為右利手，年齡在21～25歲之間，身體健康，視力正?；蛘叱C正后視力正常, 均簽署知情同意書(shū)。每次實(shí)驗(yàn)設(shè)置在同一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，共得到有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)30例。實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.2 Experimental flowchart

實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要分為3個(gè)步驟。

步驟1：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，即準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并向志愿者說(shuō)明實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和流程。

步驟2：實(shí)驗(yàn)過(guò)程，志愿者眼睛注視電腦屏幕中心“+”注視點(diǎn)5 s后，隨機(jī)出現(xiàn)不同分組中的2D圖片和3D圖片(采用Oddball范式，2D圖片出現(xiàn)的概率為80%，小概率刺激的3D圖片出現(xiàn)的概率為20%)中的一張。每組實(shí)驗(yàn)共呈現(xiàn)240個(gè)圖片刺激，每張圖片的呈現(xiàn)時(shí)間為500 ms，接著黑屏1 000 ms，等待下一張圖片直到一組實(shí)驗(yàn)結(jié)束。如圖3所示，實(shí)驗(yàn)用到4張刺激圖片，均由北京大學(xué)藝術(shù)學(xué)院邱章紅教授及其團(tuán)隊(duì)提供，圖片格式均為左右格式，分辨率為1 920像素×1 080像素。其中圖片1是無(wú)深度信息，即沒(méi)有正、負(fù)視差的2D圖片,作為對(duì)照?qǐng)D片；圖片2是同時(shí)具有正視差(亦稱非交叉視差[11]，其成像位置在屏幕的后方)和負(fù)視差(亦稱作交叉視差，其成像位置在屏幕的前方)的3D圖片；圖片3是只具有負(fù)視差的3D圖片，且具有較大的重影間距(左右兩張圖片重合后邊緣的距離)；圖片4是只具有正視差的3D圖片，重影間距與圖片3相同。實(shí)驗(yàn)中，志愿者被要求順序觀看3個(gè)圖片組，第一組為隨機(jī)出現(xiàn)圖片1和圖片2，第二組隨機(jī)出現(xiàn)圖片1和圖片3，第三組隨機(jī)出現(xiàn)圖片1和圖片4。當(dāng)志愿者出現(xiàn)不適的時(shí)候，比如眩暈感或者是對(duì)視差的變化不適應(yīng)，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵反饋。

步驟3：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后詢問(wèn)志愿者的主觀感受，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。

圖3 刺激圖片 (a)圖片1；(b)圖片2； (c)圖片3； (d)圖片4Fig.3 Stimulating pictures (a) Picture one (b) Picture two (c) Picture three (d) Picture four

重影間距指的是左右兩張圖片重合后邊緣的距離[12]。相同條件下，重影間距與深度信息成正比，即圖片的深度信息越大重影間距相應(yīng)的也就越大，3D效果越明顯。圖片的重影間距如表1所示。

表1 刺激圖片的重影間距

深度信息和重影間距都是評(píng)定3D效果的重要參數(shù)，它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可由下式得到[13]，有

(1)

式中，h為深度信息，t為重影間距，d為瞳距，l為屏幕與人眼之間距離。

當(dāng)計(jì)算結(jié)果為正數(shù)時(shí)，表現(xiàn)為正視差；反之，結(jié)果為負(fù)時(shí)，則表現(xiàn)為負(fù)視差。

實(shí)驗(yàn)中人眼與屏幕的距離為3 m，人的瞳距一般為0.065 m，據(jù)測(cè)得到的重影間距，計(jì)算得到深度信息如表2所示。

表2 刺激圖片的深度信息

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 P300

由于實(shí)驗(yàn)采集信號(hào)受到實(shí)驗(yàn)儀器和生理活動(dòng)的影響，存在偽跡，在參數(shù)計(jì)算之前需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理使用Neuroscan的curry7軟件，經(jīng)過(guò)0.01～45 Hz帶通濾波后，采用主分量分析方法[14](PCA)計(jì)算VEOL和VEOU兩個(gè)電極(分別置于左眼的上下方)的協(xié)方差矩陣的方法去除眼動(dòng)偽跡，并將幅值大于100 μV的信號(hào)作為壞區(qū)去除。將預(yù)處理后的腦電信號(hào)依照相同的圖片刺激序號(hào)進(jìn)行疊加，并將疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行P300數(shù)據(jù)分析。

1.3.2 疲勞因子R值

正常腦電圖是由不同的振幅和頻率的混和波組成，按頻率的不同可以分為4種波[15]。α波(8～13 Hz)可在成年人清醒且閉目的時(shí)候檢測(cè)到，表現(xiàn)為正常成年人的腦電圖的基本節(jié)律；β波(14～30 Hz)在正常人緊張或者情緒激動(dòng)的情況下出現(xiàn)；θ波(4～7 Hz)在頂葉區(qū)比較明顯，但是不常出現(xiàn)；δ波(1～3 Hz)是人進(jìn)入深度睡眠的時(shí)候出現(xiàn)在枕葉與顳葉的特征波[16]。根據(jù)特征波形所處的不同頻段，再次將預(yù)處理后的腦電數(shù)據(jù)結(jié)果采用小波變換[17]的方法在Matlab的EEG工具包進(jìn)行相對(duì)功率計(jì)算。用計(jì)算得到的相對(duì)功率值，通過(guò)計(jì)算疲勞因子R值。最后，用SPSS軟件對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 視覺(jué)誘發(fā)電位

由curry7軟件把數(shù)據(jù)疊加后得到各個(gè)導(dǎo)聯(lián)的波形，把所有導(dǎo)聯(lián)的波形置于同一坐標(biāo)系下得到的蝴蝶圖可以看出，枕區(qū)(O1、Oz、O2)的視覺(jué)誘發(fā)電位比較明顯。圖4是所有的志愿者對(duì)3組圖片的刺激產(chǎn)生的視覺(jué)誘發(fā)電位的總平均。圖中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，其中，“0”為刺激出現(xiàn)的時(shí)刻；縱坐標(biāo)表示視覺(jué)誘發(fā)電位的幅值，其中波形1、2、3分別對(duì)應(yīng)了第1組、第2組、第3組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的視覺(jué)誘發(fā)電位。

圖4 O1、Oz、O2導(dǎo)聯(lián)的總平均圖Fig.4 The grand average of O1, Oz, O2 channel

表3列出了3組實(shí)驗(yàn)視覺(jué)誘發(fā)電位產(chǎn)生的N135成分和P260成分在O1、Oz、O2等3個(gè)導(dǎo)聯(lián)中的幅值和潛伏期。

表3 3個(gè)導(dǎo)聯(lián)的視覺(jué)誘發(fā)電位參數(shù)

對(duì)10例志愿者的視覺(jué)誘發(fā)電位的潛伏期和幅值的平均值進(jìn)行隨機(jī)區(qū)組統(tǒng)計(jì)，得到結(jié)果(P值)如表4所示。

表4 視覺(jué)誘發(fā)電位的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析(P值)

根據(jù)表4的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可得，不同刺激圖片和不同導(dǎo)聯(lián)對(duì)N135和P260的幅值均有影響(P<0.05)。

表5所示為在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中志愿者對(duì)圖片感到不適時(shí)的按鍵情況。

表5 按鍵反饋匯總

2.2 各波段的相對(duì)功率以及疲勞因子R值

正常腦電圖是由不同的振幅和頻率的混和波組成，按頻率的不同可以分為4種波[16]。α波(8～13 Hz)可在成年人清醒且閉目的時(shí)候檢測(cè)到，表現(xiàn)為正常成年人的腦電圖的基本節(jié)律；β波(14～30 Hz)在正常人緊張或者情緒激動(dòng)的情況下出現(xiàn)；θ波(4～7 Hz)在頂葉區(qū)比較明顯，但是不常出現(xiàn)；δ波(1～3 Hz)是人進(jìn)入深度睡眠的時(shí)候出現(xiàn)在枕葉與顳葉的特征波[17]。根據(jù)特征波形所處的不同波段，通過(guò)小波變換提取其特征信息[18]，并計(jì)算α、β、θ波的相對(duì)功率(Pα，Pβ，Pθ)，由下式可以計(jì)算得到疲勞因子R，用疲勞因子R來(lái)評(píng)定志愿者的疲勞度等級(jí)，有

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圖5 α波相對(duì)功率數(shù)值的分布情況Fig.5 Alpha numerical distribution of relative power

圖6 β波相對(duì)功率數(shù)值的分布情況Fig.6 Beta numerical distribution of relative power

圖7 θ波相對(duì)功率數(shù)值的分布情況Fig.7 Theta numerical distribution of relative power

圖5～7所示的是志愿者在觀看不同正負(fù)視差3D圖片時(shí)腦電信號(hào)中α、β和θ波段的相對(duì)功率數(shù)值分布的柱狀圖。由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些誤差，在去除幾組偏離均值比較多的數(shù)據(jù)之后，再疊加取平均后得到相對(duì)功率數(shù)值。對(duì)樣本中不同分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩配對(duì)t檢驗(yàn)，按α=0.05標(biāo)準(zhǔn)，得到各個(gè)波段在如下表5所示的導(dǎo)聯(lián)中且在所有的t檢驗(yàn)中具有顯著的差異。通過(guò)各個(gè)波段的相對(duì)功率數(shù)值計(jì)算出疲勞因子R的變化如圖8所示。

圖8 疲勞因子R值分布情況Fig.8 Distribution of fatigue factor R

波段具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的導(dǎo)聯(lián)Alpha(P<005)T4，C3，TP2，F(xiàn)3，F(xiàn)T8Beta(P<005)T4，C3，TP8，T5，O1Theta(P<005)T4，C3，Pz，O2，OzR(P<005)T4，F(xiàn)Cz，C3，Pz

3 討論

3.1 視覺(jué)誘發(fā)電位(VEP)

如圖3和表1所示的是每張圖片只有在視差類(lèi)型和深度信息上有一定的差別，所以本階段分析的視覺(jué)誘發(fā)電位只是跟圖片的深度信息相關(guān)。

由圖4的波形可以看出，O1、Oz、O2等3個(gè)導(dǎo)聯(lián)都出現(xiàn)了典型的NPN成分[19](這些成分是由一個(gè)負(fù)向N75成分、一個(gè)正向P100成分和一個(gè)負(fù)向N135成分[20]組成)；還都出現(xiàn)了P260成分波形，Mollenhauer等[21]將該成分波解釋為對(duì)不同視差刺激敏感的特定反應(yīng)波。從表3可以看出：在P260成分波上不同視差圖片的潛伏期沒(méi)有太大的差異，僅在幅值變化上比較明顯，在志愿者觀看正負(fù)視差都有的圖片是幅值比較大，而且3個(gè)導(dǎo)聯(lián)都得到了相同的結(jié)論；N135成分波上不同視差圖片的潛伏期和幅值都存在一定的差異，主要是志愿者在觀看負(fù)視差圖片的時(shí)候N135成分的潛伏期較大(分組2的結(jié)果比其他分組大了30%以上)。由此可見(jiàn)不同視差的圖片和不同的導(dǎo)聯(lián)對(duì)誘發(fā)電位所產(chǎn)生的潛伏期和幅值都有一定的影響，而P260成分中的潛伏期很穩(wěn)定，幅值變化明顯,在表4所示的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析中P260的幅值變化也存在顯著性差異，故其潛伏期可以作為觀看3D圖片的一個(gè)指標(biāo)。

志愿者按鍵反饋的結(jié)果如表5所示，在觀看負(fù)視差的分組中，按鍵的次數(shù)多于其他實(shí)驗(yàn)分組，即負(fù)視差的圖片容易使人產(chǎn)生不適感。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[22]，觀看3D電視中較多的負(fù)視差場(chǎng)景更能引起人體疲勞與不適，其生理上表現(xiàn)為人眼過(guò)多的輻輳運(yùn)動(dòng)和對(duì)負(fù)視差場(chǎng)景的應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致的疲勞。

3.2 疲勞因子R值(EEG)

由圖8所示疲勞因子R的分布情況可以看出，在志愿者觀看第二組圖片的時(shí)候R值最大，即只含有負(fù)視差的3D圖片更容易讓人感到疲勞[23]，這與之前實(shí)驗(yàn)中按鍵反饋得到的結(jié)論相吻合。當(dāng)志愿者觀看只有負(fù)視差的3D圖片時(shí)，人眼會(huì)受到比其他圖片更大的刺激，強(qiáng)烈的向外沖擊力使人腦處于興奮的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的腦電信號(hào)中的β波增加而α波減少，持續(xù)的刺激使大腦的疲勞度上升；相反的在觀看全部都是正視差的3D圖片時(shí)，R值相對(duì)較小，正視差帶來(lái)的距離感，對(duì)人眼的刺激也相對(duì)沒(méi)有那么明顯。但在志愿者觀看正負(fù)視差同時(shí)具備的3D圖片的時(shí)候，表現(xiàn)出來(lái)的R值反而最小。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，正負(fù)視差同時(shí)具備的3D圖片對(duì)人體造成的疲勞感是最小的。單一視差的3D圖片更能造成人眼的視覺(jué)疲勞。但本研究中并沒(méi)有設(shè)計(jì)正、負(fù)視差的比例，如何確定3D電視中正負(fù)視差的比例，使觀影人的疲勞度最小，將成為未來(lái)3D電視片源研究的一個(gè)方向。

4 結(jié)論

筆者運(yùn)用事件相關(guān)電位的技術(shù)手段，研究了志愿者在觀看不同深度信息的圖片后產(chǎn)生的視覺(jué)誘發(fā)電位的變化以及計(jì)算各個(gè)波段的功率得到R值進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到如下結(jié)論：

1)2D、3D圖片都會(huì)使志愿者產(chǎn)生明顯的視覺(jué)誘發(fā)電位，但是不同視差的圖片誘發(fā)出的VEP幅值不同，P260成分波存在穩(wěn)定的潛伏期，可以作為觀看3D電視的一個(gè)參考指標(biāo)。

2)結(jié)合按鍵反饋和疲勞因子R值，可以得出結(jié)論：人眼對(duì)負(fù)視差較為敏感，即負(fù)視差的圖片更容易引起人的視覺(jué)疲勞；正、負(fù)視差都有的圖片使人眼產(chǎn)生的疲勞度等級(jí)反而是最低的，表明單一視差的圖片比混合視差的圖片更能使人眼疲勞。

3)本研究所采用的視覺(jué)誘發(fā)電位結(jié)合疲勞因子R值分析的方法對(duì)3D電視中不同視差圖片的評(píng)估具有一定的參考價(jià)值，可以為廠商之后制作3D片源提供一定的幫助。

由于對(duì)3D影像的研究還處于起步階段，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有針對(duì)觀看3D影片的健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致了該行業(yè)的良性發(fā)展緩慢。因而，此領(lǐng)域還需進(jìn)行大量的研究。包括影片3D場(chǎng)景的比例、深度信息中正負(fù)視差的比例、影片的時(shí)長(zhǎng)等對(duì)人體都有著不同的影響，在這些方面確定相關(guān)的參數(shù)將對(duì)我國(guó)3D影像的發(fā)展提供很大的幫助。

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VEP and EEG Signal-Based Research on Different Parallax Images in 3D-TV

Fang Desheng Xing Lidong Qian Zhiyu Wang Xiao Jin Shuai Zhang Xi

(CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)

The EEG of volunteers was collected when they were watching 3D images with different parallaxes. The visual evoked potential (VEP) of different images and the visual fatigue factorRwere analyzed to explore the effects of parallax of 3D film on human body. Test systems were set up based on the Neuroscan electroencephalograph. Ten healthy volunteers received picture-stimulation of different parallaxes. A feedback button could be pressed when they felt discomfort (tingling or vertigo). Through the method of superimposed average, VEP was extracted based on three lead O1, Oz, and O2in occipital domain of visual sense, obtaining N135composition and P260composition wave. The preprocessed ECG signals were superposed upon the same stimulus serial number. The fatigue factor R was obtained from the relative power calculated by the superposed signals with Matlab. Results showed that the amplitudes and the latency period of the VEP were not the same while watching different visual parallax images, especially for the latency period (the variation of mean value between different groups was 30%). The fatigue factor R was the biggest when volunteers watched negative parallax 3D images, and the average values of all leads were 10% higher than that when watching other groups. In conclusions, the P260component (amplitude and incubation period) can be used to detect 3D pictures; Negative parallax images more likely make human eyes fatigue; Images with both positive and negative parallaxes is in the least possibility to cause fatigue.

3D TV; parallax; visual evoked response; fatigue factorR

10.3969/j.issn.0258-8021. 2015. 06.013

2014-12-22， 錄用日期:2015-08-30

科技部十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAI23B07)；國(guó)家自然科學(xué)基金(61171059)；江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程(KYLX_0248)

R318

A

0258-8021(2015) 06-0729-07

*通信作者(Corresponding author)， E-mail:xldnuaa@nuaa.edu.cn