不同显示技术与照明环境对视疲劳影响研究

摘要

近年来，随着各种新型显示技术的涌现，一方面丰富了人们视觉感知的形式和内容，促进了信息社会的快速发展。另一方面各类显示器件的广泛应用和人们对信息设备的过度依赖，使得视觉健康问题日益突出，其中视疲劳是影响视觉健康性能的最关键因素之一。同时，随着LED光源的迅猛发展，人们对相应的照明环境的要求也越来越高。但是，LED应用到室内照明存在的一些可能会影响健康安全的问题，如眩光、较高的蓝光成分等，使得照明的安全舒适性问题再次受到关注。
　　论文通过主观问卷、视功能参数和生理信号等多参数融合的方法，在确定有效视疲劳评测指标基础上，针对高动态范围显示技术和白光LED光源引起的视疲劳问题展开了相关研究。
　　研究了在LED光源和传统荧光灯照明环境下，长时间（8小时）观看显示终端引起的视疲劳情况。结果显示，两种光源情况下视疲劳程度均随着时间的增加而增加;与荧光灯相比，LED灯虽可引起显著高的调节近点、血氧、最佳矫正远视力和心率变异性中高频能量值的变化以及显著较低的眼干程度和眨眼幅值的变化，但效应较小。8小时的显示终端(VDT)作业，LED光源和荧光灯引起的视疲劳程度均较弱，介于轻微和中等之间。可见，LED光源可用于办公室的照明。在此基础上，建立了在LED照明环境下长时间观看显示终端视疲劳评估/预测模型，并对该模型进行了简化。验证实验结果显示，简化模型同样具有较高的精度。该模型可以很好的评估当前视疲劳的程度，还可以通过短时间测量的数据来预测长时间视疲劳的情况，进而避免了长时间测量数据的麻烦。
　　研究了LED光源不同照度(300lx、600lx、1200lx)环境下长时间（8小时）进行VDT阅读和纸质书阅读产生的视疲劳情况。结果表明，视疲劳程度随着时间的增加而加剧;与纸质书阅读相比，VDT阅读产生的视疲劳更严重;而在300lx～1200lx照度范围内，照度对视疲劳的影响较小。
　　研究了高动态范围与标准动态范围显示模式对显示质量和视疲劳的影响。高动态范围图像的图像质量、图像对比度、清晰度、临场感、喜好度、自然度和舒适度显著性地高于标准动态范围的图像，但色彩饱和度显著性地低于标准动态范围的图像。而显示模式对视疲劳的影响程度较小，相比于标准动态范围显示，高动态范围显示显著性地引起较高程度的“眼睛疲劳”（临界阈值0.05附近）和心率变异性的低频能量。1小时的高动态范围/标准动态范围视频产生的视疲劳程度均较低。在此基础上，论文对观看高动态范围显示的照明环境进行了优化。结果表明，舒适的照明环境可有效缓解显示器给视觉功能带来的影响，但是对生理体征的影响甚微。基于以上研究，用显示模式、照明环境作为输入层变量，最佳矫正远视力、眨眼次数和心率变异性中低频能量值作为输出层变量，疲劳和不疲劳两种视疲劳程度作为隐含层变量，构建了基于贝叶斯网络的视疲劳模型，提高了识别视疲劳的准确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1．主要显示技术及发展趋势

1．2．照明环境

1．3．课题研究目的及意义

1．4．论文内容安排

第2章 人眼视觉系统与视疲劳

2．1．人眼视觉系统

2．2．视疲劳研究现状

2．3．本章小结

第3章 LED与荧光灯照明环境下长时间观看显示终端视疲劳研究

3．1．视疲劳测量指标

3．2．被试筛选

3．3．测试光源以及实验室环境

3．4．实验流程

3．5．实验结果及分析

3．6．本章小结

第4章 LED照明环境下长时间观看显示终端视疲劳评估／预测模型

4．1．视疲劳随时间变化情况

4．2．长时间视疲劳评估顾测模型

4．3．长时间视疲劳评估顾测模型的简化与验证

4．4．本章小结

第5章 LED光源不同照度环境下长时间视疲劳研究

5．1．视疲劳测量指标

5．2．实验设置及流程

5．3．实验结果及分析

5．4．本章小结

第6章 高动态范围显示与照明环境对视疲劳影响

6．1．高动态范围与标准动态范围显示模式对图像质量影响的研究

6．2．高动态范围与标准动态范围显示模式对视疲劳的影响研究

6．3．照明环境优化

6．4．基于贝叶斯网络的视疲劳评估顾测模型

6．5．本章小结

第7章 总结与展望

7．1．总结

7．2．展望

致谢

参考文献

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