基于多模态的立体电视视疲劳评估应用基础研究

在三维电视（3DTV）渐渐走进消费者生活的同时，3DTV诱发的视疲劳引起了人们的重视。本项目拟采用脑电、眼电、近红外光谱和功能磁共振成像研究3DTV视疲劳特征，进一步制定视疲劳评估标准。具体研究内容：1.分析脑电信号中视皮层所在枕部区域α、β和θ等波谱能量分布，提取基于脑电的疲劳特征因子；2.分析眼电信号的变化，提取基于眨眼频率的疲劳特征因子；3.利用近红外光谱技术分析前额脑氧饱和度水平，提取基于脑氧饱和度的疲劳特征因子；4.利用功能磁共振成像技术采集观看3DTV前后的功能磁共振信号，分析视皮层激活区血氧水平依赖信号及各激活区连通性水平，提取基于血氧水平依赖信号和连通度的疲劳特征因子；5.在四种评价技术基础上建立综合评估模型，系统研究景深、亮度、串扰和刷屏率等技术指标与视疲劳的关系，最终获得最优视疲劳评估技术和评估标准。本课题研究结果对3DTV行业技术标准的制定有重要的参考价值。

在三维电视（3DTV）渐渐走进消费者生活的同时，3DTV诱发的视疲劳引起了人们的重视。本项目采用基于脑电、功能磁共振和近红外光谱的技术研究3DTV视疲劳特征，并建立了视疲劳评估模型。主要研究内容：（1）基于脑电（EEG）的3D电视视疲劳评估研究方面，完成观看2D/3D电视脑电实验216例，分析观看2D/3D电视对脑电信号α、θ、δ和β等特征波的影响，分析这四种波段的能量分布以及脑电信号的功率谱熵和重心频率，提取了基于脑电信号的疲劳特征因子，结合主观调查表，建立了基于脑电信号特征波的3DTV视疲劳评估模型。对3DTV惊艳镜头、上边框效应、背景视差过大的事件相关电位ERP特征分析，探讨了这些因素导致视疲劳的机理。研究了不同亮度2D/3D图片刺激产生的视觉诱发电位的差异，分析了立体影视亮度对人体健康的影响。（2）基于功能磁共振技术的3D电视视疲劳研究方面，完成了观看2D/3D电视功能磁共振实验55例，采用事件相关和组块刺激模式，分析了观看3DTV与大脑功能区变化之间的关系，对立体视觉相关功能脑区进行定位。研究了立体成像前景与后景对大脑功能激活产生的差异，并在观看3D/2D电视1小时前后分别进行棋盘格视觉刺激fMRI及静息态fMRI扫描，分析了观看2D/3D影视对大脑功能网络及静息态脑网络的影响及差异。实验发现，额叶眼动区（BA8）和高级视觉皮层（BA19）与立体视觉成像密切相关，可以作为视觉疲劳评估的特征脑区，验证了观看3D较2D电视更容易导致视觉疲劳，观看前景深较后景深3D图片断更容易导致视疲劳。发现观看2D/3D电视前后大脑功能网络均具有小世界特性，相比于观看2D电视，观看3D电视前后，左枕上回与右枕上回及右枕上回与左枕下回之间的连接度显著增强。(3)基于近红外光谱技术的3D电视视疲劳研究方面，设计开发了血氧和心率的采集系统。硬件包括动脉血氧探头、脑血氧探头、信号处理电路、微处理器最小系统等。软件包括嵌入式软件和上位机软件。利用该装置做了大量实验，实验发现，动脉血氧饱和度和心率在观看3D/2D电视前和观看过程中均没有发生明显的变化，脑血氧浓度在观看3D/2D电视过程中较观看前有一定的波动，但没有检测到观看3D/2D电视以上各参数之间的差异。总之，通过四年的研究工作，已完成项目计划内容，达到项目预期的研究目的。本课题的研究结果对3DTV行业技术标准的制定有重要参考价值。