人因健康标准:将切实保护3D/VR/AR/MR/全息等3D图像视觉健康和安全

2017-06-05 10:33

3D/VR是一门综合学科,主要是由四个大方面的技术支撑:即计算技术(内容建模、分布网络、云计算等);人的模拟(人体生理结构及其机能模拟,视觉、听觉、触觉、思维模拟);人机智能交互控制;光电传感与显示技术等。虚拟现实VR,灵境)技术中的三个I即“沉浸感、交互性、想象性”,其中沉浸感是围绕3D场景构建。ARMR即增强虚拟现实和虚实混合现实,都是VR的扩展。整个VR/AR/MR技术都基于3D构建与显示。在目前3D/VR/AR显示设备逐渐成为主流的今日,关注3D立体影像观看与健康方面的探究,具有相当重要的意义。


人类的立体视觉功能主要有哪几个部分组成?怎样的3D/VR/AR立体影像才是正确与健康的,如何观看3D/VR/AR影像才更合适,如何解决不健康立体视觉的产生等等都是值得我们思考的地方。

人类视觉功能的基本功能包括辨别及感受光的光觉,辨别颜色的色觉和分清事物形态的形觉,双眼同时注视时不但能分辨物体的形态、颜色,还能辩别它的立体形态等,这就是眼睛的最高功能——立体视觉。立体双眼视觉功能必须以双眼单视作为基础。


     2009年中国3D产业联盟首次提出关于3D显示头晕问题与解决方案研究。同年在中国3D产业联盟指导下,成立中国3D产业联盟3D数字医疗专业委员会,邱学军教授(IEEE北京分会执委、中国电子学会生命电子学分会理事长、中国生物医学工程学会医学物理分会医学影像物理专业委员会主任)担任该专委会主任。该专委会为了更好的解决3D显示头晕问题,结合3D眼科和医学影像等多学科技术,首次提出关于“立体显示舒适度与健康评价研究计划”(简称3D立体视觉健康研究计划),并成立联盟专委会3D视觉健康课题组。


   C3D联盟立体视觉健康研究计划及课题研究一直持续到现在,已在3D人因健康标准课题研究和3D技术在数字医疗行业中的应用领域获得了很多创新和突破。首先在2010年申请获批北京市科委课题计划支持,成立北京市“立体显示技术的舒适度与健康评价研究”课题组;在此研究基础上,于2012年申请获批国家科技支撑计划支持,成立国家科技部“基于眼科生理和脑功能检测的立体图像视觉舒适度与健康评价标准研究”课题组。这三个课题组均由邱学军教授担任课题组组长,共有七家单位和3D产业联盟共71名课题研究人员共同参与,包括:相关学会、工信部中国电子技术标准化研究院、国家质检总局中国标准化研究院、北京同仁医院北京市眼科研究所、北京大学、南京航空航天大学、华中科技大学、以及中国3D产业联盟等。

    在扎实专项课题研究的基础上,中国3D产业联盟成立“3D人因健康标准工作组”,把课题研究成果落实到标准制定上,并联合相关标准制定单位(工信部电子工业标准化研究院和中国标准化研究院等)和相关标准化技术委员会(SAC/TC242等),一起参与相关3D标准研究编制。


     3D/VR立体视觉健康评价因素有很多,经过多年的研究积累和沉淀,我们拥有近千例不同年龄段的人群对3D/VR产品的图像显示质量测试、内容评价测试(如符合立体视觉健康要求的标准内容测试片源等)、眼镜产品测试(包括眼科光学测试等)、眼科视觉健康测试(包括眼科生理机理及立体视觉舒适度与健康评价测试等)、视觉健康脑功能测试(包括立体视觉脑功能观视反应及其眩晕疲劳影响等)、人因体验综合评测等客观和主观的研究评价成果数据。至今积累了8年的科研成果,总共输出相关11项国家/行业/国际标准,在2016年全部研究成果先后通过北京市科委和科技部验收,并获得国际国内领先和填补国内空白的专家验收评价。   


目前3D/AR/MR/全息等3D产业的痛点:

   1、痛点问题:

多年来3D/VR/AR/MR/全息等3D技术与产业的发展,目前遇到了痛点问题,即:

   (1)3D/VR/AR/MR/全息等3D图像视频观看3-5分钟后会出现视觉疲劳、眩晕等人体3D/VR/AR/MR/全息等3D视觉舒适度等健康问题,影响消费者进一步观看3D/VR/AR/MR/全息等3D内容和传递购买信息的欲望。尤其是在较长时间观视时(如1-2个小时或以上)会引起视觉重影、眼睛干湿等眼科视觉症状,对青少年和七岁以下儿童影响更加严重、甚至产生不可逆的附加立体视觉疾病影响!


    (2)3D/VR/AR/MR/全息等3D图像产品目前缺乏关于图像视觉舒适度与健康评价的企业标准、联盟标准、国家/行业/国际标准,缺乏相应的检测手段与机构,难以保驾护航3D/VR/AR/MR/全息等3D产业健康快速发展。各企业在3D/VR/AR/MR/全息等3D产品标准中也缺乏3D/VR/AR/MR/全息等3D视觉舒适度指标检测内容,而且对3D/VR/AR/MR/全息等3D图像视觉健康的理解和安全要求表述不一致或淡化处理。消费者观视头晕不买账、企业也拿不出权威统一的联盟/国家/行业/国际 3D/VR/AR/MR/全息等3D产品图像视觉质量标准及检测认证合格证书, 这影响了整个联盟企业发展的稳定性和规范性,亟待解决。


2、症结所在:本工作组团队主导的国家和北京市科技支撑计划课题深入研究发现:

   (1)企业在初始设计制造3D/VR/AR/MR/全息等3D产品时,缺乏对如下引起人体3D/VR/AR/MR/全息等3D图像视觉舒适度问题的诸多技术参数进行广泛而深入的技术研究 (这些技术参数,包括:3D 双目视差、3D景深、闪烁、串扰、亮度、对比度、3D拍摄效果、3D沉浸感,以及 观看时间、观视人群等因素)。


       国际国内也缺乏这方面的3D/VR/AR/MR/全息等3D技术储备和标准, 因此导致使用者在观看3D/VR/AR/MR/全息等3D影像时,会出现视觉疲劳、干湿、头晕等不同程度的观视不舒适现象。约30%数亿人群甚至引起视觉重影、恶心等严重立体视觉疾病。消费者开始认识到这一3D/VR/AR/MR/全息等3D视觉健康问题,逐步开始消极抵制使用不舒适的3D/VR/AR/MR/全息等3D产品。

   (2)3D/VR/AR/MR/全息等3D图像视觉健康标准与检测认证,需涉及到3D/VR/AR/MR/全息等3D显示、内容制作、 眼科3D视觉、脑功能3D影像、标准检测等多个跨学科技术部门综合研发应用来实现,目前单一机构实验室或任何一家单一功能检测机构都难以综合完成。


3、目前3D/VR/AR/MR/全息等3D产业和检测认证市场发展的痛点之解决方案:

     (1)尽快研究提出和实施规范的3D/VR/AR/MR/全息等3D产品国家/行业/国际/联盟团体视觉健康标准和测试方法:

该3D/VR/AR/MR/全息等3D标准研究,目前已由本项目团队,联合工信部电子工业标准化研究院、中国标准化研究院、同仁医院眼科所、北京大学等战略合作机构,在中国3D产业联盟参与支持下和知名国际国内3D/VR/AR/MR/全息等3D企业参与协作下组织实施研究,并得到国家科技部和北京市科技支撑计划立项课题研究支持。


    (2)急需组建具有多部门“产学研用检”综合实验室特色、能够完成 3D/VR/AR/MR/全息等3D 图像视觉健康研发与综合产品功能与性能检测的、市场化第三方3D/VR/AR/MR/全息等3D视觉健康检测认证机构:

       这样可以面向企业3D/VR/AR/MR/全息等3D产品检测服务,解决目前国际国内3D/VR/AR/MR/全息等3D企业急需面对的3D/VR/AR/MR/全息等3D产品图像视觉健康检测 认证和合格颁证问题,解除广大消费者对3D/VR/AR/MR/全息等3D视觉舒适度等健康的担忧。


      上述解决方案及其实施,才能使广大3D/VR/AR/MR/全息等3D企业放下视觉健康包袱,自信地走向市场和面对消费者,尽可能最大程度的降低和避免3D/VR/AR/MR/全息等3D产品影像观视不舒适的视觉健康问题。


        在新的标准化法修订法案中专门强调了联盟团体标准的合法地位,以往很多行业标准的初稿、起源稿都是基于联盟团体标准课题的基础研究成果。此项工作还将继续深入滚动研究和扩大应用研究。


     根据中国3D产业联盟技术标准委员会工作规划,由3D数字医疗专业委员会牵头,组建中国3D产业联盟3D/VR人因健康标准化研究工作组,负责联盟团体标准的研制、宣贯和应用检测。具体分组将涵盖图像显示质量、内容、眼镜产品、视觉健康在内的7个工作组,现已开始征集标准参与单位。


c3dservice@126.com
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
工作时间:09:00—18:00
联系电话:010-68234468
北京市海淀区复兴路49号