CN114748039B

CN114748039B - 一种空间深度知觉测试系统和方法

Info

Publication number: CN114748039B
Application number: CN202210398634.1A
Authority: CN
Inventors: 卢飞; 孙瑞山; 孙军亚; 赵向领; 闫凤良; 唐建勋; 朱可; 赵宁宁; 陈昊南
Original assignee: Civil Aviation University of China
Current assignee: Civil Aviation University of China
Priority date: 2022-04-15
Filing date: 2022-04-15
Publication date: 2022-12-02
Anticipated expiration: 2042-04-15
Also published as: CN114748039A

Abstract

本发明公开了一种空间深度知觉测试系统和方法，通过虚拟空间对测试场景参数的设定，建立空间深度知觉测试场景，根据空间深度测试场景，对虚拟空间中的方块进行不同位置的排列，得到不同空间深度的位置信息，并对外接控制键盘按键与方块位置信息进行对应。根据显示方块的不同位置排列、空间深度位置信息、外接控制键盘按键与方块位置信息对应，进行空间深度测试，得到测试结果。本发明可以应用于空中管制人员以及其他与空间深度知觉有关的专业人士的测试培训与选拔，并可对空间和深度两种知觉能力进行综合测试，降低了单一空间和深度知觉的测试成本，提高了对人体空间和深度知觉能力测试的效率，测试结果更加真实地反映出人体空间想象知觉能力。

Description

一种空间深度知觉测试系统和方法

技术领域

本申请属于虚拟现实技术领域，特别是涉及一种空间深度知觉测试系统和方法。

背景技术

空间深度知觉作为人体对于外界刺激物体空间位置、远近距离的感知能力，在日常生活以及空中管制等工作中对于人体判断外界物体(飞机)的空间/距离有着十分重要的意义，并且能应用于空中管制员以及其他与空间深度知觉有关的专业人士的测试培训与选拔。在空中管制工作中，管制员须长时间通过视觉显示终端监测空域内来自不同方位空间的飞机飞行情况，尤其是当空中交通流量激增时。因此，管制员需时刻保持警觉的同时还需要很强的空间深度知觉能力。

目前大多数仪器设备、测试软件等方法是对人体空间、深度知觉中的某一知觉能力进行测试，一项测试结束再进行下一项测试，耗时费力的同时，未能对人体两种能力综合性的进行测试，而空间、深度两种知觉能力在日常生活和工作中往往是同步需要的。因此，如何一项测试能同时综合反映出人体空间和深度两种知觉能力是空中管制员等人员迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间深度知觉测试系统和方法，以解决上述现有技术存在的问题。

一方面为实现上述目的，本发明提供了一种空间深度知觉测试系统，包括设置模块、显示模块、测试模块、处理模块；

所述设置模块用于设定测试参数；

所述显示模块用于基于所述测试参数在虚拟空间中显示若干个不同空间方位和远近距离的方块；

所述测试模块用于测试者基于显示模块的显示内容进行测试；

所述处理模块用于基于所述测试模块的测试结果分析测试者的空间深度知觉能力。

可选地，若干个所述方块包括由近到远的三层方块阵列，每层方块阵列的排列方式为3×3。

可选地，所述设置模块包括开始模块、方块控制模块、次数控制模块、方块个数调节模块、第一显示数字框、第二显示数字框和复位模块；

所述开始模块用于测试启动；

所述方块控制模块用于控制显示模块中的若干个所述方块随机亮起；

所述次数控制模块用于增加或减少测试的次数；

所述方块个数调节模块用于调节每次测试中方块亮起的个数；

所述第一显示数字框用于显示每次方块亮起的个数；

所述第二显示数字框用于显示测试次数；

所述复位模块用于清除上一次测试的所有设定和数据。

可选地，所述测试模块包括若干个按键，若干个所述按键为三个排列方式为3×3的按键阵列，每个按键阵列分别与显示模块中的方块阵列进行对应。

可选地，所述处理模块包括判断模块、次数记录模块、时间记录模块、统计模块、分析模块；

所述判断模块用于判断方块亮起的位置与按键位置是否匹配；

所述次数记录模块用于记录方块亮起的位置与按键位置正确匹配的次数和错误匹配的次数；

所述时间记录模块用于记录每次按下按键的时间；

所述统计模块用于统计位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、统计位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间；

所述分析模块与所述显示模块相连接，用于分别计算正确按键时间与错误按键时间的均值与方差，基于正确按键时间与错误按键时间的均值与方差对测试者的空间深度知觉能力进行分析，获得测试结果，并基于所述显示模块输出所述测试结果。

另一方面为实现上述目的，本发明提供了一种空间深度知觉测试方法，包括：

构建测试场景，所述测试场景包括虚拟环境中随机亮起的27个方块；

测试者基于所述方块亮起的位置和个数，依次按下与随机亮起的方块位置相对应的键盘按键；

获取按键信息，基于所述按键信息对测试者的空间深度知觉能力进行分析，获取测试结果。

可选地，在构建所述测试场景之前，设定测试次数以及每次测试中方块随机亮起的个数。

可选地，27个所述方块包括由近到远的三层方块阵列，每层方块阵列的排列方式为3×3；

所述键盘按键为三个排列方式为3×3的按键阵列，每个按键阵列分别与所述方块阵列进行对应。

可选地，所述按键信息包括按键与方块位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间。

可选地，基于所述按键信息对测试者的空间深度知觉能力进行分析的过程中包括：

基于按键与方块位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间，分别计算正确按键时间与错误按键时间的均值与方差，基于所述均值与方差获取所述测试结果。

可选地，在进行测试的过程中，若测试者连续3秒不按键，则自动结束本次测试，进入下一次测试；若连续9秒不按键，则结束测试。

本发明的技术效果为：

本发明可应用于空中管制人员以及其他与空间深度知觉有关的专业人士的测试培训与选拔，并且能对空间和深度两种知觉能力进行综合测试，降低了单一空间和深度知觉测试成本，提高了对人体空间和深度知觉能力测试的效率，测试结果更加真实得反映出人体空间想象知觉能力。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例在VR或3D虚拟空间中显示不同空间方位和深度远近距离的方块3×3×3排列示意图；

图2A、2B、2C分别为本发明实施例中VR或3D显示器显示方块3×3×3排列的三维图像的概念视图，分别为正视图、侧视图、俯视图；

图3为本发明实施例中的一种VR或3D显示器连接外部控制键盘；

图4为本发明实施例中的空间深度知觉测试方法流程图；

图5为本发明实施例中空间深度测试系统的控制模块示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

如图1-5所示，本实施例中提供了一种空间深度知觉测试方法，包括：

获取空间深度信息，空间深度信息与虚拟现实技术(VR)仿真系统或三维(3D)显示的方块有关；

获取方块位置识别信息，方块识别信息是通过对27个方块以图2A和2B和2C视图进行3x3x3排列，使27个方块分布在不同方位位置；

获取方块编号信息，方块编号信息是通过对27个方块以“如：第n层第m行从左往右第j个，则其编号为‘nmj’。”方式进行编号。

基于的空间深度信息、方块位置识别信息、方块编号信息，生成虚拟现实技术(VR)仿真系统或三维(3D)显示技术建立的空间深度测试场景。

获取外接控制键盘按键编号信息，外接控制键盘上设置按键编号以对应27个方块不同空间深度位置信息；

获取外接控制键盘按键排列方式信息，以VR或3D显示空间的每层方块排列方式，在外接控制键盘上进行相同排列方式排列按键。

基于外接控制键盘按键编号信息、外接控制键盘按键排列方式信息，生成外接控制键盘空间深度测试功能。

本实施例还提供一种空间深度知觉测试装置，包括：

“控制方块亮起”模块和“处理方块亮起个数(个/次)”模块，控制着VR或3D显示器中的不同方位的方块随机亮起，调节处理每次方块亮起的个数。

“控制和处理每次实验测试次数”模块，控制和调节处理设定的每次实验测试次数。

“初始状态复位”模块，控制着清除上一次实验的所有设定和数据。

“显示方块位置与外接控制键盘按键位置响应判断”模块，对VR或3D显示器显示的27个方块亮起的位置与被试者按键位置是否匹配进行判断。

“记录响应正确和错误次数”模块，记录方块亮起的位置与被试者按键位置正确匹配的次数和错误匹配的次数。

“记录每次按键时间”模块，记录每次按键的时间。

“统计分析”模块，统计位置匹配正确次数以及每次正确按键的时间，以及正确按键时间的均值与方差；统计位置匹配错误次数以及每次错误按键的时间，以及错误按键时间的均值与方差。以此反映被试者总体的空间深度知觉能力。

实施例二

本实施例的原理涉及在VR或3D显示空间显示空间深度信息的方法和装置，该方法和装置使被试者可以通过多次视觉捕捉不同空间深度方块位置信息和位置按键反应测试，得到被试者某时间段的空间深度知觉能力。

1)图1示出了本申请原理的在VR或3D虚拟空间中显示不同空间方位和深度远近距离的方块3×3×3排列示意图，结合图2A、2B和2C示出是图1方块3×3×3排列的三维图像的正视图、侧视图、俯视图3种概念视图。对方块空间深度位置信息进行编号：将示意图2B的侧视图中靠近观看位置的第一列编为“第1层”，编号：“1**”；中间位置的第二列编为“第2层”，编号：“2**”；离观看位置最远的一列编为“第3层”，编号：“3**”。因此：

将“第1层”的第一行从左往右依次编号：“111”、“112”、“113”；“第1层”的第二行从左往右依次编号：“121”、“122”、“123”；“第1层”的第三行从左往右依次编号：“131”、“132”、“133”。

将“第2层”的第一行从左往右依次编号：“211”、“212”、“213”；“第2层”的第二行从左往右依次编号：“221”、“222”、“223”；“第2层”的第三行从左往右依次编号：“231”、“232”、“233”。

将“第3层”的第一行从左往右依次编号：“311”、“312”、“313”；“第1层”的第二行从左往右依次编号：“321”、“322”、“323”；“第1层”的第三行从左往右依次编号：“331”、“332”、“333”。

2)图3示出了一种VR或3D显示器连接外部控制键盘，图3的3.1、3.2、3.3是“第1层、第2层、第3层”分别表示上述1)中的“第1层”、“第2层”、“第3层”；

图3外接控制键盘中的3.1“第1层以下9个按键”第一行三个键从左往右对应上述1)中的“111”、“112”、“113”；第二行三个键从左往右对应上述1)中的“121”、“122”、“123”；第三行三个键从左往右对应上述1)中的“131”、“132”、“133”；

图3外接控制键盘中的3.2“第2层以下9个按键”第一行三个键从左往右对应上述1)中的“211”、“212”、“213”；第二行三个键从左往右对应上述1)中的“221”、“222”、“223”；第三行三个键从左往右对应上述1)中的“231”、“232”、“233”；

图3外接控制键盘中的3.3“第3层以下9个按键”第一行三个键从左往右对应上述1)中的“311”、“312”、“313”；第二行三个键从左往右对应上述1)中的“321”、“322”、“323”；第三行三个键从左往右对应上述1)中的“331”、“332”、“333”。

3)图4示出了本发明提供的空间深度知觉测试方法流程图。具体技术方案是：

图4的4.1即按键图3的3.4“开始键”，表示实验开始；

图4的4.2即按键图3的3.7“+/-键”，表示“设置不同空间深度方块一次亮起的个数”(最少一次亮1个，最多一次亮27个)。

图4的4.3即按键图3的3.8“↑/↓键”，表示“设置实验测试的次数”(最大增加到100次，最小减少到初始设置的10次)。

图4的4.4即表示VR或3D显示器中的“方块随机亮起”。

图4的4.5即表示被试者自主“辨别亮起方块的位置”。

图4的4.6即表示在图3的VR或3D显示器连接外部控制键盘上按键(每按一下示意图3键盘中的任何键，方块灯将改变一次亮起。若3秒后不按键，则方块灯将自动改变一次亮起)。如连续9秒不按键(即图4的4.8)，则测试结束(即图4的4.9)。

图4的4.7即表示判断“实验测试次数是否达到设定值”若“否”则回到图4的4.4，并继续依次循环。若“是”则测试结束(即图4的4.9)。

图4的4.9即表示“测试结束，显示成绩”。(成绩包括：一次亮灯数；实验测试次数；正确反应次数，平均反应时间；出现错误的反应次数，平均反应时间；连续正确反应次数，平均反应时间；连续出现错误的反应次数，平均反应时间。)

实施例三

本实施例提供了一种空间深度知觉测试系统，包括设置模块、显示模块、测试模块、处理模块；

设置模块用于设定测试参数；

显示模块用于基于测试参数在虚拟空间中显示若干个不同空间方位和远近距离的方块；

测试模块用于测试者基于显示模块的显示内容进行测试；

处理模块用于基于测试模块的测试结果分析测试者的空间深度知觉能力。

若干个方块包括由近到远的三层方块阵列，每层方块阵列的排列方式为3×3。

设置模块包括开始模块、方块控制模块、次数控制模块、方块个数调节模块、第一显示数字框、第二显示数字框和复位模块；

开始模块用于测试启动；

方块控制模块用于控制显示模块中的若干个方块随机亮起；

次数控制模块用于增加或减少测试的次数；

方块个数调节模块用于调节每次测试中方块亮起的个数；

第一显示数字框用于显示每次方块亮起的个数；

第二显示数字框用于显示测试次数；

复位模块用于清除上一次测试的所有设定和数据。

测试模块包括若干个按键，若干个按键为三个排列方式为3×3的按键阵列，每个按键阵列分别与显示模块中的方块阵列进行对应。

处理模块包括判断模块、次数记录模块、时间记录模块、统计模块、分析模块；

判断模块用于判断方块亮起的位置与按键位置是否匹配；

次数记录模块用于记录方块亮起的位置与按键位置正确匹配的次数和错误匹配的次数；

时间记录模块用于记录每次按下按键的时间；

统计模块用于统计位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、统计位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间；

分析模块与显示模块相连接，用于分别计算正确按键时间与错误按键时间的均值与方差，基于正确按键时间与错误按键时间的均值与方差对测试者的空间深度知觉能力进行分析，获得测试结果，并基于显示模块输出测试结果。

本实施例还提供了一种空间深度知觉测试方法，包括：

构建测试场景，测试场景包括虚拟环境中随机亮起的27个方块；

测试者基于方块亮起的位置和个数，依次按下与随机亮起的方块位置相对应的键盘按键；

获取按键信息，基于按键信息对测试者的空间深度知觉能力进行分析，获取测试结果。

在构建测试场景之前，设定测试次数以及每次测试中方块随机亮起的个数。

27个方块包括由近到远的三层方块阵列，每层方块阵列的排列方式为3×3；

键盘按键为三个排列方式为3×3的按键阵列，每个按键阵列分别与方块阵列进行对应。

按键信息包括按键与方块位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间。

基于按键信息对测试者的空间深度知觉能力进行分析的过程中包括：

基于按键与方块位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间，分别计算正确按键时间与错误按键时间的均值与方差，基于均值与方差获取测试结果。

Claims

1.一种空间深度知觉测试方法，其特征在于，包括：

构建测试场景，所述测试场景包括虚拟环境中随机亮起的27个方块；27个所述方块包括由近到远的三层方块阵列，每层方块阵列的排列方式为3×3；

测试者基于所述方块亮起的位置和个数，依次按下与随机亮起的方块位置相对应的键盘按键；所述键盘按键为三个排列方式为3×3的按键阵列，每个按键阵列分别与所述方块阵列进行对应；

获取按键信息，基于所述按键信息对测试者的空间深度知觉能力进行分析，获取测试结果；

基于所述按键信息对测试者的空间深度知觉能力进行分析的过程中包括：

基于按键与方块位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间，分别计算正确按键时间与错误按键时间的均值与方差，基于所述均值与方差获取所述测试结果；

针对所述空间深度知觉测试方法对应使用的空间深度知觉测试系统包括设置模块、显示模块、测试模块、处理模块；

所述设置模块用于设定测试参数；

所述显示模块用于基于所述测试参数在虚拟空间中显示若干个不同空间方位和远近距离的方块；若干个所述方块包括由近到远的三层方块阵列，每层方块阵列的排列方式为3×3；

所述测试模块用于测试者基于显示模块的显示内容进行测试；所述测试模块包括若干个按键，若干个所述按键为三个排列方式为3×3的按键阵列，每个按键阵列分别与显示模块中的方块阵列进行对应；

所述处理模块用于基于所述测试模块的测试结果分析测试者的空间深度知觉能力；

所述处理模块包括判断模块、次数记录模块、时间记录模块、统计模块、分析模块；

所述时间记录模块用于记录每次按下按键的时间；

2.根据权利要求1所述的一种空间深度知觉测试方法，其特征在于：

所述设置模块包括开始模块、方块控制模块、次数控制模块、方块个数调节模块、第一显示数字框、第二显示数字框和复位模块；

所述开始模块用于测试启动；

所述次数控制模块用于增加或减少测试的次数；

所述第一显示数字框用于显示每次方块亮起的个数；

所述第二显示数字框用于显示测试次数；

所述复位模块用于清除上一次测试的所有设定和数据；

其中，在构建所述测试场景之前，设定测试次数以及每次测试中方块随机亮起的个数。

3.根据权利要求1所述的一种空间深度知觉测试方法，其特征在于：

所述按键信息包括按键与方块位置匹配正确的次数以及每次正确按下按键的时间、位置匹配错误的次数以及每次错误按下按键的时间。