CN106308737A - 一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法，该方法首先搭建一个暗室环境，暗室环境内部搭建实验暗室，实验暗室三面有遮光幕布，实验暗室另一面有外置屏幕，外置屏幕一面正对着投影仪，投影仪与计算机相连接，计算机上运行有视觉测试程序，一个圆形视标通过计算机设置并经投影仪投放在外置屏幕上；受测者坐在可调座椅上，下颚被颚架所支撑，测试人员操作计算机，以圆形视标的不同亮度、停留时间、以及不同的外置屏幕的背景亮度来进行测试受测者是否看到圆形视标，并且按医学常规探测率的方法来确定受测者是否探测到圆形视标，进而获得受测者探测圆形视标的真实反应时间，即得到人眼中间视觉与明视觉的临界阈值。

Description

一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法

技术领域

本发明涉及一种人眼在低亮度水平下，不同的背景亮度、视标不同的亮度、停留时间与视觉反应时间关系的研究方法，具体涉及一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法。

背景技术

目前国际计量标准采用的光度学系统涵盖了明视觉和暗视觉范围的光谱光视效率函数V(λ)和V'(λ)，然而在中间视觉范围却没有定义相应的光谱光视效率函数。2010年，国际照明委员会(CIE)发表了一份技术报告CIE191，推荐一种基于视觉功效的中间视觉光度学系统。它描述了中间视觉光谱光视效率函数V_mes(λ)是V(λ)和V'(λ)的线性组合，方程如下：

M(m)V_mes(λ)＝mV(λ)+(1-m)V'(λ)(1)

在(1)式中，系数m的值取决于视觉适应条件，其范围为0-1，M(m)是一种归一化函数。

针对人眼明视觉与中间视觉分界阈没有统一定义的问题，M Shpak等人发现在中间视觉范围两端，CIE推荐的模型出现不连续性和不收敛等问题，但是仅从仿真方面对CIE推荐模型提出建议，并没有对中间视觉范围具体研究。因此，人眼明视觉与中间视觉分界阈的实验研究是有意义的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法，其特征在于，该方法首先搭建一个暗室环境，在这个暗室环境内部搭建一个实验暗室，实验暗室三面有遮光幕布，实验暗室另一面有外置屏幕，外置屏幕一面正对着位于暗室环境内部和实验暗室之间的一个投影仪，该投影仪与计算机相连接，计算机上运行有视觉测试程序，一个圆形视标通过计算机设置并经投影仪投放在外置屏幕上；实验暗室内部放置一把供受测者测试的可调座椅，可调座椅前方有用于固定受测者下颚的颚架；

当受测者经过暗适应后，坐在可调座椅上，下颚被颚架所支撑，测试人员操作计算机，以圆形视标的不同亮度、停留时间、以及不同的外置屏幕的背景亮度经投影仪随机投放在外置屏幕5上，来进行测试受测者是否看到圆形视标，并且按医学常规探测率的方法来确定受测者是否探测到圆形视标，进而获得受测者探测圆形视标的真实反应时间，即得到人眼中间视觉与明视觉的临界阈值。

根据本发明，所述实验暗室长4m，宽2m，高1.8m。

所述可调座椅及颚架距离外置屏幕0.9m。

所述暗室环境照度为0.1lux。

所述外置屏幕由透光率100％的白布制成，外置屏幕尺寸为：长2m，宽1.5m，满足4:3的比例，不受外界光干扰。

所述圆形视标的直径为2°，偏心距为0°和10°。

所述遮光幕布满足遮光率达到80％以上。

本发明的人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法，能够更科学、准确地确定人眼中间视觉与明视觉的分界阈值。对研究公路隧道出入口驾驶员视觉适应识别机理的研究提供可靠的科学依据，能从安全角度做好公路隧道的照明安全、节能的目标。

附图说明

图1是本发明方法涉及的环境和实验设备结构示意图。

图2是测试前准备流程图；

图3是测试流程图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1，本实施例给出一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法，首先搭建一个暗室环境1，在这个暗室环境1内部搭建一个实验暗室2，实验暗室2三面有遮光幕布7，实验暗室2一面(没有遮光幕布7的面上)有外置屏幕5，外置屏幕5一面正对着暗室环境1内部和实验暗室2之间的一个投影仪6，该投影仪6与计算机8相连接，计算机8上运行有视觉测试程序，一个圆形视标4通过计算机8设置并经投影仪6投放在外置屏幕5上；实验暗室2内部放置一把供受测者9测试的可调座椅，可调座椅前方有用于固定受测者9下颚的颚架3；

当受测者9经过暗适应后，坐在可调座椅上，下颚被颚架3所支撑，测试人员10操作计算机8，以圆形视标4的不同亮度、停留时间、以及不同的外置屏幕5的背景亮度经投影仪6随机投放在外置屏幕5上，来进行测试受测人员是否看到圆形视标4，并且按医学常规探测率的方法来确定受测者9是否探测到圆形视标4，进而获得受测者9探测圆形视标4的真实反应时间，即得到人眼中间视觉与明视觉的临界阈值。

本实施例中，所述实验暗室2长4m，宽2m，高1.8m。

为了确保与CIE推荐模型实验的兼容性，所述圆形视标4的直径为2°，偏心距为0°和10°。

为了能够产生不同的背景亮度和目标亮度(背景与目标是相同的光谱、不同的亮度，亮度指的是用明视觉光谱光视效率函数计算得出的明视觉亮度)以及对比度。

所述暗室环境1照度为0.1lux。实验暗室1内所有光线都来自投影仪6，不受外界光线的干扰和影响。

颚架3用于固定受测者9测试时的双眼位置，即双眼的中心位置对应于外置屏幕5上的固定点，双眼距离地面的高度与目标相同，处于同一水平面。

可调座椅及颚架距离外置屏幕5的距离约为0.9m，使得受测者9的视野范围为100°。

参见图2所示，图2给出了测试前准备流程图，包括测试前的准备工作，即搭建暗室环境1和实验暗室2，准备试验器材、安排测试人员和设置所有参数等，具体步骤是:

(一)实验条件

暗室环境1利用遮光幕布7搭建，保证低照度环境条件，在这种环境下再搭建一个进行测试的实验暗室2，实验暗室2三面有遮光幕布7，一侧有外置屏幕5，使得测试环境相较与其他实验光环境更加优越。

考虑测试结果代表的普遍性，根据测试目的确定受测者9大于30名，需要有合理年龄和性别构成。

(二)实验器材

实验器材包括计算机8，在计算机8上连接有投影仪6，可调座椅和颚架3。

辅助用具还有卷尺、亮度计、照度计、色温计等。

暗室环境调光：

实验暗室2是一个能细致地控制光环境的场所，其次，这个实验暗室2处于一个相对隔离，不受干扰的环境中；其次，利用照度测量仪器，在实验暗室2进行测试，保持光环境符合实验的要求。

投影仪6选择数码投影仪。

外置屏幕5由透光率100％的白布制成，外置屏幕5尺寸为：长2m，宽1.5m，满足4:3的比例，不受外界光干扰，能够达到实验光环境结果。

外置幕5显示图像采用三基色可调，背景亮度可调等功能，可实现对显色性变化的测试。

遮光幕布7：遮光幕布7需要满足遮光率达到80％以上，暗室环境1采用双层遮光幕布7围绕，满足测试所需的暗环境；实验暗室2也需三面围遮光幕布7，满足测试所需的低照度环境。

其中，

计算机8内安装有软件测试程序，该软件测试程序将圆形视标(目标)4通过投影仪6显示在外置屏幕5上。

软件测试程序运用C#进行编写制作，初始参数包括：圆形视标(目标)4的大小、背景灰度及RGB参数、圆形视标(目标)4的灰度及RGB参数、圆形视标(目标)4出现持续时间。

(三)测试方法

本实施例共有40名受测者9(男女各20名)，年龄在18岁到50岁之间，所有受测者9都拥有正常色觉和矫正视力，并且经过练习熟悉测试操作过程。

在测试之前，受测者9都必须经过一个暗适应过程，以使受测者9的视感光细胞完全适应低亮度水平。根据人眼的暗适应曲线，环境的适应时间设定为30分钟。

参见图3，暗适应结束以后，即开始测试。受测者9坐在高度可调座椅上，下颚被颚架3所支撑，以便固定头部，颚架3的位置和高度已在预测试中进行定标。受测者9双眼注视外置屏幕5中间的圆形视标(目标)4，即对应于偏心度为0°，用眼睛的余光探测周边区域可能出现的圆形视标(目标)4。

圆形视标(目标)4会随机地在偏心度为0°或10°位置出现在外置屏幕5上，圆形视标(目标)4使用直径为2°的圆形视标，采用三基色可调，圆形视标(目标)4显示过程中具有延时显示，且显示停留时间可调。外置屏幕5的背景亮度同样采用三基色可调，圆形视标(目标)4亮度和外置屏幕5亮度均可调。

计算机8将圆形视标4通过投影仪6显示在外置屏幕5上。受测者9可以告诉测试人员10在圆形视标4出现的时间内是否看见圆形视标4，为了满足各种情况，每位受测者9被测40次，然后由测试人员10按医学常规识别，当正确率在50％以上数据有效，测试人员10可以通过程序得知受测者9看到所见的圆形视标4停留时间。

人眼的反应时间取值为1s，0.9s，0.8s，0.7s，0.6s，0.5s，0.45s，0.4s，0.35s，0.3s，0.25s，0.2s，0.15s，0.1s。0.75s，0.05s，0.02s，在计算机8的程序中设置。

改变外置屏幕5或圆形视标4的背景亮度，用照度计测量表征照度一致，然后测试不同显色性的情况下受测者9看见圆形视标4的真实反映时间。

对测试数据进行整理，得出结论。

Claims (7)

1.一种人眼中间视觉与明视觉的分界阈值测试方法，其特征在于，该方法首先搭建一个暗室环境(1)，在这个暗室环境(1)内部搭建一个实验暗室(2)，实验暗室(2)三面有遮光幕布(7)，实验暗室(2)另一面有外置屏幕(5)，外置屏幕(5)一面正对着暗室环境(1)内部和实验暗室(2)之间的一个投影仪(6)，该投影仪(6)与计算机(8)相连接，计算机(8)上运行有视觉测试程序，一个圆形视标(4)通过计算机(8)设置并经投影仪(6)投放在外置屏幕(5)上；实验暗室(2)内部放置一把供受测者(9)测试的可调座椅，可调座椅前方有用于固定受测者(9)下颚的颚架(3)；

当受测者(9)经过暗适应后，坐在可调座椅上，下颚被颚架(3)所支撑，测试人员(10)操作计算机(8)，以圆形视标(4)的不同亮度、停留时间、以及不同的外置屏幕(5)的背景亮度经投影仪(6)随机投放在外置屏幕5上，来进行测试受测者(9)是否看到圆形视标(4)，并且按医学常规探测率的方法来确定受测者(9)是否探测到圆形视标(4)，进而获得受测者(9)探测圆形视标(4)的真实反应时间，即得到人眼中间视觉与明视觉的临界阈值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实验暗室(2)长4m，宽2m，高1.8m。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可调座椅及颚架(3)离外置屏幕(5)的距离为0.9m。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暗室环境(1)照度为0.1lux。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外置屏幕(5)由透光率100％的白布制成，外置屏幕(5)尺寸为：长2m，宽1.5m，满足4:3的比例。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆形视标(4)的直径为2°，偏心距为0°和10°。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遮光幕布(7)遮光率达到80％以上。