人机系统中人的色彩感知过程模型和算法实验研究

论文摘要

随着现代化复杂人机系统的大规模应用,人的可靠性问题越来越突出,人机系统的优化越来越重要。在人机交互中90%的信息是通过视觉进行传递的。因此,研究人机环境中色彩的感知特点,优化人机系统的色彩环境,对于加强人机系统的可靠性具有重要意义。本文分析了色彩感知的生理心理特性,建立了色彩感知模型,提出了基于人体生理信号的色彩感知评价算法,并通过实验研究了色彩属性对人体生理信号的影响。在色彩感知过程中,不同属性的色彩必然对人产生不同的心理影响,心理的变化又导致了人体生理的变化,同时存在非视觉效应等其他方式对人体生理产生影响。在此分析基础之上,建立色彩感知模型,指出色彩感知过程中色彩属性与人的生理信号存在关联关系,提出基于人体生理信号对色彩感知进行研究和实验的方法。人体生理信号受到各种因素的干扰,为排除不可控无关变量的干扰,找出色彩刺激与生理信号变化的关系,建立了色彩刺激实验台,并对该实验的有效性进行了检验。实验结果表明:有色刺激与无色彩刺激下,人的心率和呼吸频率信号有明显差异;在红黄两种不同颜色刺激下,心率和呼吸频率信号有明显差异。在检验有效的基础上,以色彩色相、饱和度和明度三种属性为自变量因素,使用正交实验设计,结合主观喜恶评价方法,研究了色彩三属性对生理信号及人主观喜恶情绪的影响。实验结果表明:明度即对人的生理信号变化及主观喜恶情绪影响作用最大,色相次之,饱和度最小。本文在色彩感知研究方面开拓了新的途径,为色彩评价方法提供了客观依据,对进一步系统研究色彩感知具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 人机系统中色彩评价需求
• 1.1.3 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 色彩感知过程研究
• 1.2.2 色彩的心理作用评价研究
• 1.2.3 色彩的生理作用评价研究
• 1.3 本课题的来源和主要研究内容
• 第2章 基于生理信号的色彩感知模型及算法
• 2.1 色彩感知的生理基础
• 2.2 色彩感知过程模型
• 2.3 色彩对生理特征影响途径的研究
• 2.3.1 色彩对心理情绪的影响
• 2.3.2 色彩的非视觉效应
• 2.4 基于生理信号的色彩感知评价算法
• 2.4.1 基于生理信号的评价算法的提出
• 2.4.2 实验研究的内容
• 2.5 本章小结
• 第3章 生理信号有效性验证实验
• 3.1 设置色彩刺激实验台
• 3.2 色彩刺激实验
• 3.3 实验结果与数据分析
• 3.3.1 人体生理信号数据的处理步骤
• 3.3.2 心率信号处理结果
• 3.3.3 呼吸频率信号处理结果
• 3.3.4 表面肌电信号处理结果
• 3.4 结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 色彩属性对生理信号影响研究
• 4.1 色彩属性分析
• 4.2 色彩自变量的设置
• 4.3 色彩刺激实验
• 4.4 实验结果与数据处理
• 4.4.1 主观调查问卷结果
• 4.4.2 生理信号结果
• 4.4.3 多指标综合平衡分析
• 4.4.4 方差分析
• 4.5 实验结果分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 色彩刺激实验台照片
• 附录2 色彩刺激实验主观调查问卷
• 附录3 生理信号原始数据处理
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历