[发明专利]一种基于脑电和眼动仪的图像感兴趣区域快速检出方法

说明书

本发明公开了一种基于脑电和眼动仪的图像感兴趣区域快速检出方法，属于认知神经科学、图像处理相交叉的技术领域，利用脑电和眼动仪实现对图像可能含有目标物的感兴趣区域进行快速检出。本发明利用脑电和眼动仪混合方式，将眼动信号作为开关信号，充分利用脑电和眼动仪各自的信息特点，并结合图像分割技术，可以快速高效地检出目标物所在的感兴趣区域。

技术领域

本发明公开了图像感兴趣区域快速检出方法，尤其涉及利用眼动信号和脑电信号综合检测目标物所在的感兴趣区域的快速检出方法，属于认知神经科学、图像处理相交叉的技术领域。

背景技术

实现对图像中含有目标物的感兴趣区域的快速检出，在国防、安保、勘探等领域中具有重要的应用价值。现有的目标物检测大多数只依靠图像识别方法，需要对整张图像进行处理，导致计算量的增加及处理时间的加长。而对于一些含有噪音或者分辨率低下的图像，单纯依靠图像处理的方法无法检出或者容易引起误检出。

人在对一系列视觉刺激进行观察时，当观察到目标物时会诱发出P300事件相关电位(P300)。P300是一种内源性的、与认知功能相关的事件相关电位。引出P300的最简单的刺激模式是Oddball模式，即，当掺杂在一系列事件无关刺激(标准刺激)中的相对稀少的事件有关刺激(目标刺激)出现时，会在目标刺激出现后约300ms后在头顶皮层引起EEG的正峰。P300被广泛利用在认知科学研究中，作为判别人脑认知到目标刺激时的脑电特征(肖英霞.P300与认知加工、方法、机制和应用.中国健康心理学杂志,2015,23(9):1425-1430)。

眼动仪可以获取双眼注视点的位置，利用瞳孔-角膜反射向量法，利用红外摄像机获取眼球图像，通过图像处理得到瞳孔中心位置，通过坐标转化可以获取视线落在显示图像显示区域内的坐标。眼动仪被广泛用来跟踪视线和检出注视区域。

利用脑电和眼动仪的混合方式，将P300作为感兴趣区存在的开关信号并结合眼动信号，可以大大提高目标物所在感兴趣区域的检出效率。目前，采用利用脑电信号结合眼动信号获取目标区域的方案，是通过实时采集用户观看屏幕时的眼动数据和脑电信号，对眼动轨迹和脑电信号的联合分析以揭示用户对图像中哪些区域感兴趣，从而确定图像中目标物体的位置，该方案存在以下缺陷：(1)眼动仪始终输出感兴趣区，因而对于无感兴趣区存在的特殊情况缺乏足够的屏蔽作用，降低了感兴趣区域的检出正确率；(2)利用脑电三个频段的功率谱估计的比值表征感兴趣程度，并对用户感兴趣程度较高的时刻对应的眼动轨迹点数据进行聚类分析以确定图像目标区域，检测感兴趣区域的计算复杂，增加了人机混合检测方法的计算量，降低了检出效率。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于脑电和眼动仪的图像感兴趣区域快速检出方法，利用脑电信号作为开关信号并结合眼动信号对目标物可能存在的区域进行快速筛选以获取感兴趣区域。基于该方法可以实现目标物所在感兴趣区域的快速检出，降低了计算量，提高了检出效率。

本发明为实现对目标物可能存在的区域进行快速筛选，采用如下技术方案：

基于脑电和眼动仪的图像感兴趣区域快速检出方法包括以下三部分。

一)脑电获取感兴趣区域：

1)让观察者观察30张含有目标物图像并记录Fz、Cz、Pz三通道的脑电信号S₀＝[F_z,C_z,P_z]，每张图像显示3s，两张图像之间间隔1s，对Fz、Cz、Pz三通道的30次测试数据求平均值得到P300模板信号

2)让观察者观察可能含有目标物的图像并记录Fz、Cz、Pz三通道的脑电信号S＝[F_z,C_z,P_z]，每张图像显示3s，两张图像之间间隔1s；