[发明专利]一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法

权利要求书

1.一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据视觉标记序列对自然视频进行动态调制；

S2、通过显示器向观看者呈现调制完成后的视频，同时记录观看者的脑电信号；

S3、对脑电信号进行预处理；

S4、对脑电信号和调制所用的视觉标记序列进行响应计算，依据计算结果判断记录者视觉注视位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，记录观看者的脑电信号时采集脑电信号的电极数量为1-256个，至少有一个电极的位置与大脑枕叶区对应。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

将视频画面划分为若干个区域；选择1段视频画面中的至少1个区域，使用视觉标记序列对所选的区域进行调制；如果选择的区域大于1个，则不同的被选区域采用不同的视觉标记序列进行调制；

记第i段视频画面中某个被选择区域所使用的视觉标记序列为视觉标记序列的长度为N+1，与第i段视频画面帧数相同，由数字0和1组成，序列值为1表示在当前时刻视频画面中存在视觉标记，序列值为0表示当前时刻视频画面中不存在视觉标记，被调制视频画面的总帧数为P，即视觉标记序列中有P个序列值为1；

视觉标记的调制方式包括亮度改变、对比度改变和图形覆盖中的任意一种或若干种，视觉标记序列中序列值1对应的相邻两幅视频画面帧的平均时间间隔为10毫秒至1000毫秒。

4.根据权利要求3所述的一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法，其特征在于，步骤S3中，对脑电信号进行预处理包括去除低频漂移，滤除工频干扰，进行带通滤波，降采样至频率与调制后播放的视频的频率一致，记预处理后的脑电信号为yⁱ为与第i段视频帧数等长的序列。

5.根据权利要求4所述的一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法，其特征在于，所述步骤S4中，响应计算采用时域叠加方式，具体为：

截取视觉标记序列中序列值为1的时刻为对该视觉标记的神经响应的起始时刻点，即截取神经响应起始时刻点之后包含M个采样点的脑电信号对截取的脑电信号进行叠加得到被测试者对视觉标记的神经响应，具体公式为：

P为被调制视频画面的总帧数

若通过时域叠加得到的神经响应中存在明显的视觉诱发响应成分，则表示当前时段内，视觉标记区域处于观看者的眼球注视范围之内，否则视觉标记区域处于观看者的眼球注视范围之外。

6.根据权利要求4所述的一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法，其特征在于，所述步骤S4中，响应计算采用互相关方式，具体为：

将已知的视觉标记序列xⁱ和预处理得到的脑电信号yⁱ作互相关，得到两者的相关函数，具体公式为：

m取0,1,…,N；n取-N,…,0,1,…,N

互相关函数存在峰值则表示视觉标记区域处于观看者的眼球注视范围之内，否则视觉标记区域处于观看者的眼球注视范围之外。

7.根据权利要求4所述的一种基于视频调制和脑电信号的视觉注视位置测量方法，其特征在于，所述步骤S4中，响应计算采用时间响应函数方式，具体为：

在每个xⁱ前加t-1个0，即其中的值均为0；

将xⁱ中的数值带入计算矩阵Xⁱ中：

结合yⁱ根据以下公式

计算得到hⁱ，即为通过视觉标记序列和脑电数据作为输入和输出构建出观看者观看第i段视频画面时，人脑对该段视频画面中视觉标记区域的系统响应；

由建模得到的人脑对视觉标记的系统响应hⁱ与视觉标记序列xⁱ，根据以下公式：

计算得到即为由建模得到的系统响应hⁱ与视觉标记序列xⁱ仿真得到的人脑对视觉标记区域的神经响应，将预测的神经响应与实际测得的脑电信号yⁱ作相关，得到的相关系数即为由视觉标记序列xⁱ与测得的脑电信号yⁱ建模得到的模型预测度，若预测度高于阈值，则视觉标记区域处于观看者的眼球注视范围之内，否则视觉标记区域处于观看者的眼球注视范围之外。