·514 工程科学学报，第40卷，第4期 析可知人对于水平运动立体视频的延时效应十分敏 Process,2017,26(8):3789 感，只要存在帧延时效应即可被感知到. 2]Parker A J.Binocular depth perception and the cerebral cortex. Nat Rev Neurosci,2007,8(5):379 4结论 B]Lin S L,Sawa Y,Fukushima N,et al.Influences of frame delay and packet loss between left and right frames in stercoscopic video 通过主观实验与客观实验相结合探究了大脑对 communications//28th Picture Coding Symposium.Nagoya,2010: 于深度和水平延时立体视频延时帧数的感知情况， 510 并对二者之间的差异性进行了比较.结合主观行为 4 Gao J K,Zhou J,Gu X.3D frame synchronization detection based 数据以及客观ERPs分析结果（图8和图10）可以看 on classified epipolar geometry parameters//2014 IEEE Interna- tional Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broad- 出，大脑对于深度延时运动和水平延时运动的感知 casting.Beijing,2014:1 存在差异.但不管是深度延时运动还是水平延时运 5] Goldmann L,Lee J S,Ebrahimi T.Temporal synehronization in 动，不同延时帧数立体视频刺激下得到的ERPs波 stereoscopic video:influence on quality of experience and automat- 形均不相同，这也表明ERPs能够用来反映这一差 ic asynchrony detection //17th IEEE International Conference on 异性，并得出如下主要结论. Image Processing.Hong Kong,2010:3241 [6]Tam W J,Speranza F,Yano S,et al.Stereoscopic 3D-TV:visu- (1)由主观行为数据可知，大脑对水平运动立 al comfort.IEEE Trans Broadcast,2011,57(2):335 体视频的延时效应更加敏感.和深度延时运动相 7]Kim D,Choi S,Sohn K.Depth adjustment for stereoscopie images 比，水平延时运动行为数据检测率曲线从无延时 and subjective preference evaluation.Electron Imaging,2011, 到延时1帧出现剧烈变化且检测率超过50%.而 20(3):033011 深度运动延时1帧时，所得不协调感检测率低于 [8]Hoffman D M,Girshick A R,Akeley K,et al.Vergence-ccom- modation conflicts hinder visual performance and cause visual fa- 50%. tigue.J Vision,2008,8(3)33 (2)由ERPs的波形发现随着延时帧数的增加， Kuze J,Ukai K.Subjective evaluation of visual fatigue caused by 大脑的活动性也不断增强 motion images.Displays,2008.29():159 (3)深度延时运动所产生的ERPs中P300成分 [10]Scholler S,Bosse S,Treder M S,et al.Toward a direct measure 幅值变化范围为-30μV到30μV,而水平延时运动 of video quality perception using EEG.IEEE Trans Image 的变化范围是-15μV到+15μV.因此和水平延时 Process,2012,21(5):2619 [11]Li H C O,Seo J,Kham K,et al.Measurement of 3D visual fa- 运动相比，深度延时运动刺激使大脑更加活跃. tigue using event-related potential (ERP):3D oddball paradigm (4)根据两类实验中负成分出现的时间可以发 1/3D-TV Conference:the True Vision-Capture,Transmission and 现大脑处理深度延时运动刺激所需时间更长.两类 Display of 3D Video.Istanbul,2008:213 实验刺激都在500s处开始呈现，而深度延时运动 [12]Kaseda Y,Jiang C H,Kurokawa K,et al.Objective evaluation 的负成分出现在1s处(N500),水平延时运动出现 of fatigue by event-telated potentials.J Neurolog Sci,1998,158 (1):96 在700ms处(N200).P300成分的潜伏期也有所不 [13]Luck S J.An Introduction to the Event-Related Potential Tech- 同，深度延时运动具有比水平延时运动更长的潜伏 nique.The MIT Press,2014 期(700ms),表明相同延时帧数的深度运动立体视 [14]Jackson A F,Bolger D J.The neurophysiological bases of EEG 频刺激和水平运动相比不易于区分. and EEG measurement:a review for the rest of us.Psychophysi- 对立体视频帧延时效应进行了研究，通过主观 logy,2014,51(11):1061 实验与客观实验相互补充，得到了较好的实验效果. [15]Wang X,Qian Z Y,Xing L D,et al.P300 based effects of up- per board effect from 3D film on human discomfort.J Tianjin 但大脑对深度延时运动与水平延时运动刺激的感知 Univ Sci Technol,2015,48(9):839 是一个复杂问题，本文只进行了初步探究.大脑对 (王笑，钱志余，邢丽冬，等.基于300的三维影片上边框 两类延时运动的处理过程是否相同等复杂性问题还 效应对人体健康的影响.天津大学学报（自然科学与工程技 需后续进一步研究.在后续研究中可增加被试数量 术版)，2015,48(9)：839) 并结合核磁技术、心电肌电等生物电信号进行分析， [16]Mun S,Park M C,Park S,et al.SSVEP and ERP measurement of cognitive fatigue caused by stereoscopic 3D.Neurosci Lett, 使结果更加全面. 2012,525(2):89 [17]Chey J,Grossberg S,Mingolla E.Neural dynamics of motion 参考文献 processing and speed discrimination.Vision Res,1998,38(18): [Oh H,Kim J,Kim J,et al.Enhancement of visual comfort and 2769 sense of presence on stereoscopic 3D images.IEEE Trans Image [18]Chao LL,Knight R T.Prefrontal and posterior cortical activation工程科学学报，第 40 卷，第 4 期 析可知人对于水平运动立体视频的延时效应十分敏 感，只要存在帧延时效应即可被感知到． 4 结论 通过主观实验与客观实验相结合探究了大脑对 于深度和水平延时立体视频延时帧数的感知情况， 并对二者之间的差异性进行了比较． 结合主观行为 数据以及客观 EＲPs 分析结果( 图 8 和图 10) 可以看 出，大脑对于深度延时运动和水平延时运动的感知 存在差异． 但不管是深度延时运动还是水平延时运 动，不同延时帧数立体视频刺激下得到的 EＲPs 波 形均不相同，这也表明 EＲPs 能够用来反映这一差 异性，并得出如下主要结论． ( 1) 由主观行为数据可知，大脑对水平运动立 体视频的延时效应更加敏感． 和深度延时运动相 比，水平延时运动行为数据检测率曲线从无延时 到延时 1 帧出现剧烈变化且检测率超过 50% ． 而 深度运动延时 1 帧时，所得不协调感检测率低于 50% ． ( 2) 由 EＲPs 的波形发现随着延时帧数的增加， 大脑的活动性也不断增强． ( 3) 深度延时运动所产生的 EＲPs 中 P300 成分 幅值变化范围为 － 30 μV 到 30 μV，而水平延时运动 的变化范围是 － 15 μV 到 + 15 μV． 因此和水平延时 运动相比，深度延时运动刺激使大脑更加活跃． ( 4) 根据两类实验中负成分出现的时间可以发 现大脑处理深度延时运动刺激所需时间更长． 两类 实验刺激都在 500 ms 处开始呈现，而深度延时运动 的负成分出现在 1 s 处( N500) ，水平延时运动出现 在 700 ms 处( N200) ． P300 成分的潜伏期也有所不 同，深度延时运动具有比水平延时运动更长的潜伏 期( 700 ms) ，表明相同延时帧数的深度运动立体视 频刺激和水平运动相比不易于区分． 对立体视频帧延时效应进行了研究，通过主观 实验与客观实验相互补充，得到了较好的实验效果． 但大脑对深度延时运动与水平延时运动刺激的感知 是一个复杂问题，本文只进行了初步探究． 大脑对 两类延时运动的处理过程是否相同等复杂性问题还 需后续进一步研究． 在后续研究中可增加被试数量 并结合核磁技术、心电肌电等生物电信号进行分析， 使结果更加全面． 参 考 文 献 ［1］ Oh H，Kim J，Kim J，et al． Enhancement of visual comfort and sense of presence on stereoscopic 3D images． IEEE Trans Image Process，2017，26( 8) : 3789 ［2］ Parker A J． Binocular depth perception and the cerebral cortex． Nat Ｒev Neurosci，2007，8( 5) : 379 ［3］ Lin S L，Sawa Y，Fukushima N，et al． Influences of frame delay and packet loss between left and right frames in stereoscopic video communications / /28th Picture Coding Symposium． Nagoya，2010: 510 ［4］ Gao J K，Zhou J，Gu X． 3D frame synchronization detection based on classified epipolar geometry parameters / / 2014 IEEE Interna￾tional Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broad￾casting． Beijing，2014: 1 ［5］ Goldmann L，Lee J S，Ebrahimi T． Temporal synchronization in stereoscopic video: influence on quality of experience and automat￾ic asynchrony detection / / 17th IEEE International Conference on Image Processing． Hong Kong，2010: 3241 ［6］ Tam W J，Speranza F，Yano S，et al． Stereoscopic 3D--TV: visu￾al comfort． IEEE Trans Broadcast，2011，57( 2) : 335 ［7］ Kim D，Choi S，Sohn K． Depth adjustment for stereoscopic images and subjective preference evaluation． J Electron Imaging，2011， 20( 3) : 033011 ［8］ Hoffman D M，Girshick A Ｒ，Akeley K，et al． Vergence-accom￾modation conflicts hinder visual performance and cause visual fa￾tigue． J Vision，2008，8( 3) : 33 ［9］ Kuze J，Ukai K． Subjective evaluation of visual fatigue caused by motion images． Displays，2008，29( 2) : 159 ［10］ Scholler S，Bosse S，Treder M S，et al． Toward a direct measure of video quality perception using EEG． IEEE Trans Image Process，2012，21( 5) : 2619 ［11］ Li H C O，Seo J，Kham K，et al． Measurement of 3D visual fa￾tigue using event-related potential ( EＲP) : 3D oddball paradigm / / 3D--TV Conference: the True Vision-Capture，Transmission and Display of 3D Video． Istanbul，2008: 213 ［12］ Kaseda Y，Jiang C H，Kurokawa K，et al． Objective evaluation of fatigue by event-related potentials． J Neurolog Sci，1998，158 ( 1) : 96 ［13］ Luck S J． An Introduction to the Event-Ｒelated Potential Tech￾nique． The MIT Press，2014 ［14］ Jackson A F，Bolger D J． The neurophysiological bases of EEG and EEG measurement: a review for the rest of us． Psychophysi￾ology，2014，51( 11) : 1061 ［15］ Wang X，Qian Z Y，Xing L D，et al． P300 based effects of up￾per board effect from 3D film on human discomfort． J Tianjin Univ Sci Technol，2015，48( 9) : 839 ( 王笑，钱志余，邢丽冬，等． 基于 P300 的三维影片上边框 效应对人体健康的影响． 天津大学学报( 自然科学与工程技 术版) ，2015，48( 9) : 839) ［16］ Mun S，Park M C，Park S，et al． SSVEP and EＲP measurement of cognitive fatigue caused by stereoscopic 3D． Neurosci Lett， 2012，525( 2) : 89 ［17］ Chey J，Grossberg S，Mingolla E． Neural dynamics of motion processing and speed discrimination． Vision Ｒes，1998，38( 18) : 2769 ［18］ Chao L L，Knight Ｒ T． Prefrontal and posterior cortical activation · 415 ·