CN103263247A - 一种基于纸张白度的视疲劳检测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于纸张白度的视疲劳检测方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，仪器实证，通过测量人眼在不同光刺激下的瞳孔参数变化，测量不同白度纸张对人眼造成视疲劳的影响，并获得最适阅读纸张白度值；步骤2，人体实证，依据心理物理学，根据受试者阅读不同白度纸张材料时眼睛疲劳状况，分析获得基于纸张白度的视疲劳程度及最适合人眼阅读纸张白度范围值，并验证步骤1中所得不同白度纸张对人眼造成视疲劳的研究结果的准确性。本发明基于纸张白度的视疲劳检测方法采用人体实证及仪器实证相结合的研究方法，从主观感知判断及客观数据计算两个角度同时测量眼疲劳，能够结果真实、准确的反应不同纸张白度带给人眼的影响。

Description

一种基于纸张白度的视疲劳检测方法

技术领域

本发明属于造纸技术领域，涉及一种基于纸张白度的视疲劳检测方法。

背景技术

近年来，高白度纸张印品对眼疲劳及视力的影响逐渐受到关注，纸张本色化、低白度的呼声渐起。但是纸张白度与视疲劳之间存在怎样的关联性？怎样白度值的纸张适合于制作各种课本、书籍，使读者阅读时不产生或少产生视觉不适？针对以上问题，本发明设计了一种基于纸张白度的视疲劳检测方法，该方法可以检测出纸张不同白度情况下视疲劳状况，并获得适合阅读的纸张白度。

目前纸张白度对视疲劳的影响主要通过以下两种方法进行检测，其一，利用调查问卷的形式通过实验者的直观感受分析统计得出结论；其优点是所得结果直接体现受试者感受，缺点是受试者的感受会受主观意识、当时心情、周围环境等因素的影响，导致调查问卷结果存在一定的误差；其二，利用字母勾销法通过实验者的勾销正确率反应视疲劳程度。实验过程中受试者进行勾销视觉作业,以字母作为条件刺激因素,而把确定的字母标明,作为对刺激的应答。受试者从阅读材料中选择出指定的英文字母。通过测定情况在相同照明条件、不同纸张背景下的阅读作业的正确率、速度的变化以及受试者的主观评价来反映脑力工作能力的变化，并判断疲劳的加深程度。其优点是研究结果较客观，避免了调查问卷法中受试者主观心理状态对实验结果的影响，但该方法也只是定性的来判断视疲劳程度，尤其对于纸张白度值差别不大的情况下将很难判断疲劳加深程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于纸张白度的视疲劳检测方法，解决了现有检测方法存在的检测结果存在误差和纸张白度值差别不大的情况下很难判断疲劳加深程度的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于纸张白度的视疲劳检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，仪器实证，通过测量人眼在不同光刺激下的瞳孔参数变化，测量不同白度纸张对人眼造成视疲劳的影响，并获得最适阅读纸张白度值；

步骤2，人体实证，依据心理物理学，根据受试者阅读不同白度纸张材料时眼睛疲劳状况，分析获得基于纸张白度的视疲劳程度及最适合人眼阅读纸张白度范围值，并验证步骤1中所得不同白度纸张对人眼造成视疲劳的研究结果的准确性。

本发明的特点还在于，

步骤1仪器实证具体按照以下步骤实施：采用色光匹配法合成出与纸张白度相匹配的光源，用作后续步骤的刺激光源；设计眼睛动态变化检测系统，采集不同刺激光源下，人眼对光反射的动态变化影像，并运用分析软件分析获得瞳孔面积，瞳孔反应潜伏期，瞳孔反应幅度能够反映视疲劳的参数值，最后统计得出纸张白度与视疲劳的关联性，并获得最适宜阅读白度值。

步骤2人体实证具体按照以下步骤实施：设计阅读文稿，以相同文字内容打印于不同白度纸张上，邀请50位标准受试者阅读文稿，观察并记录受试者反应及表现，包括抬头、揉眼、精神难以集中及眼睛干涩、视物模糊、畏光流泪、眼睛酸痛、打呵欠，从而获得受试者在阅读不同白度文稿时出现的疲劳情况，以此验证步骤1中结果。

本发明的有益效果是，本发明基于纸张白度的视疲劳检测方法，采用仪器实证及人体实证相结合的研究方法，从客观数据计算及主观感知判断两个角度同时测量眼疲劳，所得结果既包含了科学数据的准确性，又包含了主观感知的真实性，能够准确、真实的反应不同纸张白度带给人眼的影响，为制浆造纸企业产出对人眼健康的浆、纸提供理论依据，并引导人们对纸张的消费观念回归理性，不再追求高白度纸张，为人眼保护事业做出贡献。

附图说明

图1是本发明实施例1中合成模拟光源示意图；

图2是本发明实施例1中眼睛动态检测系统图。

图中，1.白色屏幕，2.平面镜，3.纸样，4.黑挡屏，5.人眼。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于纸张白度的视疲劳检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，仪器实证，通过测量人眼在不同光刺激下的瞳孔参数变化，测量不同白度纸张对人眼造成视疲劳的影响，并获得最适阅读纸张白度值；

采用色光匹配法合成出与纸张白度相匹配的光源，用作后续步骤的刺激光源；设计眼睛动态变化检测系统，采集不同刺激光源下，人眼对光反射的动态变化影像，并运用分析软件分析获得瞳孔面积，瞳孔反应潜伏期，瞳孔反应幅度能够反映视疲劳的参数值，最后统计得出纸张白度与视疲劳的关联性，并获得最适宜阅读白度值；

步骤2，人体实证，依据心理物理学，根据受试者阅读不同白度纸张材料时眼睛疲劳状况，分析获得基于纸张白度的视疲劳程度及最适合人眼阅读纸张白度范围值，并验证步骤1中所得不同白度纸张对人眼造成视疲劳的研究结果的准确性；

设计阅读文稿，以相同文字内容打印于不同白度纸张上，邀请50位标准受试者阅读文稿，观察并记录受试者反应及表现，包括抬头、揉眼、精神难以集中及眼睛干涩、视物模糊、畏光流泪、眼睛酸痛、打呵欠，从而获得受试者在阅读不同白度文稿时出现的疲劳情况，以此验证步骤1中结果。

本发明基于纸张白度的视疲劳检测方法，采用仪器实证及人体实证相结合的研究方法，从客观数据计算及主观感知判断两个角度同时测量眼疲劳，所得结果既包含了科学数据的准确性，又包含了主观感知的真实性，能够结果准确、真实的反应不同纸张白度带给人眼的影响，为制浆造纸企业产出对人眼健康的浆、纸提供理论依据，并引导人们对纸张的消费观念回归理性，不再追求高白度纸张，为人眼保护事业做出贡献。

实施例1

步骤1仪器实证，具体按照以下步骤实施：

1）采集市售纸张为实验样品，1#样本是白度为87.5%的静电复印纸，2#样本是白度为94.0%的静电复印纸，3#样本是白度为100.7%的静电复印纸。

2）借鉴色光匹配法模拟1#、2#、3#纸张样本白度（分别为87.5%、94.0%、100.7%）刺激光源：如图1所示，在图1中左边是一块白色屏幕1，上方为红R、绿G、蓝B三原色光，下方为标准光源D₆₅，三原色光照射白色屏幕1的上半部分的平面镜2，平面镜2需斜置，使三原色光照射在平面镜2上的反射光能从观察孔通过上，标准光源D₆₅照射白色屏幕1的下半部分的纸样3上，白色屏幕1上下两部分用一黑挡屏4隔开，上下两部分的反射光通过小孔抵达右方人眼5内，利用衰减器控制R、G、B三原色光的照度，当人眼5感觉上下两部分颜色相近或相同时，停止调节衰减器，颜色匹配试验完成，可将此时R、G、B混合光源看做模拟光源，应用于下一步骤中的刺激光源。依据此实验分别获得与1#、2#和3#纸样白度相匹配的光源并将其分别编号为a、b、c。

3）设计眼睛动态检测系统，如图2所示：制作一个暗箱，在暗箱顶部开孔以备模拟光源（可由计算机控制调节）的射入；在暗箱左侧位置按双眼比例开俩孔，以备受试者两眼可同时注视暗箱内部；在暗箱右侧双眼对应直线位置安置两部可在弱光下拍摄图像的CCD摄像头，以拍摄刺激光源照射人眼时眼睛的动态变化影像；暗箱外面设有与CCD摄像头连接的图像采集转换缓存装置并连接于计算机；与刺激光源连接有控制系统（单片机、控制电路）并连接于计算机。其中暗箱可以避免外界杂光对人眼视觉的干扰；人眼对应位置CCD摄像头可以摄录人眼对光反射的动态变化情况；图像采集转换缓存装置可以即时采集人眼对光反射的动态变化情况并传输至计算机；刺激电源连接控制系统（包括与计算机连接的单片机及控制电路），可以在要求的时间点调节转换刺激光源；计算机装有图像处理软件，可以准确获得瞳孔对光反射变化参数。

4）受试者暗室休息5分钟，取坐位，眼睛置于瞳孔测试仪对应双眼位置。给予俩侧眼睛相同的光刺激，刺激时间为18s，其间每隔2s变换刺激光源，18秒内三种刺激光源依次变换3轮。摄像头将摄录瞳孔在此期间的变化图像，并传输至计算机进行图像处理，最终可获得瞳孔各变化参数。

5）计算机采集瞳孔动态变化图像后，显示屏显示瞳孔面积动态变化图像及曲线，并分析计算以下参数：瞳孔面积（光刺激出现前的瞳孔大小，反映交感神经和副交感神经之间的平衡关系）、瞳孔反应潜伏期（光源开始刺激到瞳孔开始收缩的时间间隔）、瞳孔反应幅度（光刺激过程中瞳孔面积的最大变化幅度），上述指标可反映出瞳孔大小以及对光反射过程中瞳孔大小的变化程度和变化快慢，从而反映出瞳孔及瞳孔对光反射通路的状况，为预测眼疲劳程度提供客观量化的依据。结果如表1所示，随着刺激光源由a光源转换到b光源再转换到c光源，即对应的样本白度由87.5%转换为94.0%再转换到100.7%，受试者人眼瞳孔响应潜伏期逐渐变短，人眼反应幅度逐渐变大。说明随着纸张样本白度逐渐增大，人眼对光反应响应时间变短，人眼对光反应程度变大，将会导致人眼视疲劳程度加深。

表1瞳孔动态变化结果

步骤2设计观察实验进行人体实证，具体按照以下步骤实施：

1）对1#、2#及3#样本，用同一台打印机在每种样本上打印文字，完全相同内容（《史蒂夫·乔布斯传》）、相同行间距、相同字体、相同颜色及大小，页数为114页。

2）选择50位标准受试者进行测试，要求50位受试者每天同一时段阅读一种样本，三天完成阅读，每次阅读时间均为20min。阅读进行时，观察并及时记录下受试者的各种反应，结果如表2所示；同时每隔5min询问受试者的眼部疲劳程度并记录，结果如表3所示。

由表2所示，纸张白度为87.5%时，出现抬头表现的人数为23人，出现揉眼表现的人数为25人，出现精神难以集中的表现的人数为15人，出现其它症状包括眼睛干涩、视物模糊、畏光流泪、眼睛酸痛、打呵欠等人数为31人；纸张白度为94.0%时，出现抬头表现的人数为47人，出现揉眼表现的人数为34人，出现精神难以集中的表现的人数为39人，出现其它症状包括眼睛干涩、视物模糊、畏光流泪、眼睛酸痛、打呵欠等人数为40人；纸张白度为100.7%时，出现抬头表现的人数为49人，出现揉眼表现的人数为40人，出现精神难以集中的表现的人数为47人，出现其它症状包括眼睛干涩、视物模糊、畏光流泪、眼睛酸痛、打呵欠等人数为50人。以上结果表明，随着纸张白度升高，出现的各种视疲劳表现人数均呈增加趋势。

由表3所示，在相同阅读时间内，随着纸张白度增加，阅读者中出现视疲劳人数随之增加；对于相同白度纸张样本，随着阅读时间增加，出现的疲劳人数相应增加。

表2阅读三种不同白度样本时出现各种反应人数结果统计

注：其它症状包括眼睛干涩、视物模糊、畏光流泪、眼睛酸痛和打呵欠。

表3阅读三种不同白度样本时出现视疲劳人数统计结果

对比步骤1仪器实证与步骤2人体实证的视疲劳检测结果发现，无论是仪器实证还是人体实证，都呈现相同规律：纸张白度越高，人眼视疲劳越明显，疲劳人数越多；87.5%的白度值是所测白度值中最适宜阅读纸张白度值。

依此方法可以检测各种白度纸张带给人们的视疲劳影响状况，从而获得何种白度适宜用于文化纸，何种不适合。

Claims (3)

1.一种基于纸张白度的视疲劳检测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，仪器实证，通过测量人眼在不同光刺激下的瞳孔参数变化，测量不同白度纸张对人眼造成视疲劳的影响，并获得最适阅读纸张白度值；

步骤2，人体实证，依据心理物理学，根据受试者阅读不同白度纸张材料时眼睛疲劳状况，分析获得基于纸张白度的视疲劳程度及最适合人眼阅读纸张白度范围值，并验证步骤1中所得不同白度纸张对人眼造成视疲劳的研究结果的准确性。

2.根据权利要求1所述的基于纸张白度的视疲劳检测方法，其特征在于，所述步骤1仪器实证具体按照以下步骤实施：采用色光匹配法合成出与纸张白度相匹配的光源，用作后续步骤的刺激光源；设计眼睛动态变化检测系统，采集不同刺激光源下，人眼对光反射的动态变化影像，并运用分析软件分析获得瞳孔面积，瞳孔反应潜伏期，瞳孔反应幅度能够反映视疲劳的参数值，最后统计得出纸张白度与视疲劳的关联性，并获得最适宜阅读白度值。

3.基于纸张白度的视疲劳检测方法，其特征在于，所述步骤2人体实证具体按照以下步骤实施：设计阅读文稿，以相同文字内容打印于不同白度纸张上，邀请50位标准受试者阅读文稿，观察并记录受试者反应及表现，包括抬头、揉眼、精神难以集中及眼睛干涩、视物模糊、畏光流泪、眼睛酸痛、打呵欠，从而获得受试者在阅读不同白度文稿时出现的疲劳情况，以此验证步骤1中结果。

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