GB∕T 40230.2-2021 视疲劳测试与评价方法 第2部分：视知觉功能

ICS13.180CCSA25

中华人民共和国国家标准

GB/T40230.2—2021

视疲劳测试与评价方法

第2部分:视知觉功能

Methodsofvisualfatiguetestandevaluation—

Part2：Visualperceptionfunction

2021-05-21发布

2021-12-01实施

GB/T40230.2—2021

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目次

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1 翻 1

2规范性引用文件 1

3术语和定义 1

4总体要求 3

4.1關 3

4.2测试环境 3

4.3被试者选择要求 3

4.4 主试者资质要求 4

4.5仪器设备要求 4

4.6测试方法选择要求 4

4.7数据记录及报告要求 4

5测试方法及技术要求 4

5.1闪光融合频率 4

5.2视锐度 5

5.3空间对比敏感度曲线 6

5.4双眼相互作用 8

5.5立体视锐度 9

附录A （规范性）测试结果报告的文件记录要求 11

参考t献 12

I

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GB/T40230.2—2021

本文件按照GB/T1.1—2020（（标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草》的规定起草。

本文件是GB/T40230（（视疲劳测试与评价方法》的第2部分。GB/T40230已经发布了以下部分：一第1部分：眼视光学；

一第2部分:视知觉功能。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国人类工效学标准化技术委员会（SAC/TC7）提出并归口。

本文件起草单位：中国标准化研究院、温州医科大学附属眼视光医院、中国科学院自动化研究所、中国科学院心理研究所、华厦眼科医院集团股份有限公司、北京津发科技股份有限公司、TCL华星光电技术有限公司、中国电子标准化研究院、京东方科技集团股份有限公司、首都师范大学、中山大学中山眼科中心、北京大学、北京人因智能工程技术研究院。

本部分主要起草人：张运红、侯方、赵起超、王丹力、黄昌兵、赵朝义、张欣、冉令华、汪育文、黄卫东、丁锦红、高健、赵晓莺、张志刚、李劲嵘、苏庆灿、高嵩。

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各类电子视觉显示终端产品以及LED等照明产品的普遍使用在为人们带来便利的同时，也引起了视疲劳问题，严重影响到用户的身心健康，造成人对光的敏感度降低、调节力下降等问题，不同程度地影响到人的视知觉功能，甚至导致视力下降。目前，由使用视觉显示或照明产品引起的视知觉功能下降问题缺乏统一规范的测试方法标准，影响了行业健康发展。本文件的制定为相关部门提供各类视觉显示或照明产品对人眼主要视知觉功能影响的定量测量方法，旨在规范测试方法、降低生产成本、促进行业健康发展。

根据不同类型电子视觉显示终端产品以及LED等照明产品对用户视疲劳的影响情况.GB/T40230将视疲劳测试划分为眼视光学、视知觉功能、认知功能以及其他功能四大方面进行，最后基于不同测评方面的测评结果给出综合评价，拟由五个部分构成。

一第1部分：眼视光学。目的在于介绍不同类型电子视觉显示或照明产品的长时间使用对用户眼视光方面影响表现的测试方法。

一第2部分：视知觉功能。目的在于介绍不同类型电子视觉显示或照明产品的长时间使用对用户视知觉功能损伤影响表现的测试方法。

一第3部分:认知功能。目的在于介绍不同类型电子视觉显示或照明产品的长时间使用对用户认知功能下降影响的测试方法。

一第4部分：其他功能。目的在于介绍不同类型电子视觉显示或照明产品的长时间使用对用户情绪、社会功能以及生物节律等方面影响的测试方法。

一第5部分:综合评价。目的在于对不同测评方法结果进行多维度融合计算，最终给出不同电子视觉显示或照明产品对用户视疲劳影响的总体情况。

视疲劳测试与评价方法

第2部分:视知觉功能

1范围

本文件规定了视疲劳的视知觉功能测试方法以及相关技术要求。

本文件适用于工作及生活等多种场所用户长时间使用显示产品或照明产品等引起的视知觉功能方面影响的视疲劳测试。

本文件不适用于显示或照明产品给人带来的光生物安全方面影响的测量。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T11533—2011标准对数视力表

GB50034—2013建筑照明设计标准

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

视知觉功能visualperceptionfunction

人的视觉中枢系统对视觉刺激的时间和空间等方面信息进行加工的能力。

3.2

视疲劳visualfatigue

长时间用眼睛工作时产生的不适症状。

注：视疲劳的症状包括视觉模糊、头痛、眼干、复视等。

[来源:GB/T40230.1—2021,3.1]

3.3

被试者subject/participant

实验中，参加实验过程或接受实验的人员。

注：被试者也叫受试者或被测者。

[来源:GB/T40230.1—2021,3.5]

3.4

主试者experimenter/observer

实验中，主持实验进展的人员。

注：主试者的任务主要是在实验中按照实验设计给测试对象指导语并引导其执行实验程序。[来源:GB/T40230.1—2021,3.4]

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3.5

分辨力resolution

引起相应示值产生可觉察到变化的被测量的最小变化。

注：分辨力可能与诸如噪声（内部的或外部的）或摩擦有关，也可能与被测M的值有关。

[来源:JJF1001—2011,7.14]

3.6

精密度precision

在规定条件下，独立测试结果间的一致程度。

注1：精密度仅仅依赖于随机误差的分布而与真值或规定值无关。

注2:精密度的度量通常以不精密度表达，其量值用测试结果的标准差來表示，精密度越低，标准差越大。注3:“独立测试结果”指的是对相同或相似的测试对象所得的结果不受以前任何结果的影响，精密度的定量的测度严格依赖于规定的条件，重复性和再现性条件为其中两种极端情况。

[来源:GB/T6379.1—2004,3.12]

3.7

闪光融合频率criticalflickerfrequency；flickerfusionrate

观察者在观察周期性闪烁的图形刺激时刚好感觉不到闪烁、产生均匀稳定知觉的闪烁频率。

3.8

视锐度visualacuity

人眼在一定距离下所能够分辨的最小图形刺激的大小。

注：视锐度又称视力或视觉分辨力。

3.9

视差disparity

观察者注视空间中的一点时，该点在两眼视网膜上成像相对位置的差异。

3.10

立体视锐度stereoacuity

人的视觉系统能感知到深度的最小双眼视差。

3.11

最小可分辨视角 minimumangleofresolution；MAR

人眼所能够分辨的最小图形刺激的视角大小。

注1：视角指人在观察物体时，从物体两端（上、下或左、右）引出的光线在人眼主点处所形成的夹角。

注2:常用单位为弧分（arcmin）。

3.12

空间频率spatialfrequency

单位视角内图像或图形刺激的亮暗变化的周期数。

注：单位是周期每度（cpd）。

3.13

对比度contrast

视野内两块或多块区域亮度的差异。

[来源：CIE17.4:1987,845-02-47]

3.14

空间对比敏感度spatialcontrastsensitivity

观察者刚好能够感知或分辨特定空间频率的视觉刺激所需的最小对比度值的倒数。

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3.15

双眼相互作用binocularinteraction

观察者在完成双眼任务时，某一只眼的信息对另一只眼的信息处理过程的影响。

3.16

相位phase

一个波（通常指正弦波）在特定的时刻在循环中的位置。

注：相位也称作相角，通常以度（角度）作为单位。

3.17

像素pixel

显示器上能够分辨明暗细节（如灰阶或颜色）的最小单位。

3.18

最小变化法methodofminimalchange

刺激按“渐增”和“渐减”两个序列交替变化组成，且每次变化的数量是相等的。起点随机选择，直至被试者反应发生变化为止。

3.19

自适应法self-adaptive

在刺激呈现、处理和分析过程中，系统根据被试者的反应结果自动调整刺激呈现方式方法、边界或约束条件，使其与测试数据的统计分布和结构特征相适应。

4总体要求

4.1原理

考虑到实际测量中的限制因素，本文件中所涉及的测量方法原理主要为心理物理学中的最小变化法和自适应法。

4.2测试环境

温度：15°C-30°C，优选23°C-28°C。

湿度：25%〜75%。

噪音：本底噪音宜在25dB〜45dB内。

照度：起始环境照度应为0lx，环境照度条件宜设置为可调，且满足大部分测试样品的典型使用环境照度。具体照度设置应根据测试设备及实验目的和任务设置，照度值设置按照GB50034-2013。

4.3被试者选择要求

被试者为测试的对象，被试者的选择影响实验结果的适用性和一致性。被试者应选择能够完成实验任务的人，对不能完成实验任务的人应予以排除。

基础要求：应招募无眼疾，视力或矫正视力正常的人作为被试者。

被试者应清楚无误地理解测试时所需要完成的任务。

不同的测试设备和测试内容对被试者的要求可能会有所不同，与测试方法和设备相关的要求见各测试方法部分。

被试者的选择依据、样本量、样本选择方法、被试的眼部疾病史、脑部疾病史等情况应有记录并保存归档。存档日期应依据所在实验室对原始数据的保存时间而定。

3

4.4主试者资质要求

从事测试的主试者应具有心理学、人类工效学、眼视光学、视觉科学、社会学、生物学等相关领域工作经验，测试前需要确认是否有相关资质，并经过专业培训。

4.5仪器设备要求

视知觉功能测试仪器设备在测量范围、分辨力等方面应符合测试方法技术要求。

4.6测试方法选择要求

选择测试方法时应依据实验目的而定，应考虑到各种测试方法的适用条件、优势、不足及项目周期和经费要求等。

精密度应作为评价测试方法和工具的可靠性和一致性的重要指标，本文件精密度用重复测量的标准差表示。

4.7数据记录及报告要求

实验数据记录应完整清晰，宜包括必要的被试者基本信息资料，如年龄、性别、色盲及色弱情况，眼疾患病史，是否患有精神疾病及脑部疾病等。

测试数据的保存及销毁应依据相关规章制度执行。

结果表述中的数据应修约到小数点后两位。

数据结果报告应详细介绍测试的被试者情况、测试工具、测试程序等，应符合附录A的要求。5测试方法及技术要求

5.1闪光融合频率

5.1.1测试设备

闪光融合频率测试设备包括机械式和电子式，无论使用哪种方式进行测量，应符合以下规定：

至少可测试红色、蓝色、白色、黄色和绿色光；

——测量范围至少包含20Hz〜60Hz；

一闪光融合频率测试的分辨力小于或等于0.1Hz。

5.1.2测试环境

测试环境中除屏幕亮度外，应无其他照明因素，测试宜在暗室中进行。如实验设计另有特殊要求，应符合实验设计要求。

5.1.3被试者选择

参加闪光融合频率测试的被试者选择应注意剔除对强光及闪烁敏感者和有癫痫病史患者。

5.1.4测试步骤

以闪光融合频率计设备为例，测试采用最小变化法，测试步骤如下：

a） 接通电源。

b） 被试者观察位于视觉中央的亮点，初始亮点闪烁频率值可依据测试经验及环境等因素综合考虑设定。

c） 根据实验目的、测试经验和环境因素等选择和设置亮点的颜色以及起始频率等。

d） 首先要求被试者进行渐增实验，从初始亮点闪烁频率开始观察，逐渐增加频率，要求被试者在刚好看起来不闪烁（融合）时立即停止调节，记下当时的频率值。

e） 接着要求被试者进行渐减实验，通常从高于其看起来不闪烁频率的2倍频率开始观察，逐渐减少频率，要求被试者在刚好看起来闪烁（融合）时立即停止调节，记下当时的频率值。

f） 通过重复d）和e），可对同一被试者进行重复测试，测试次数宜为4次以上。应注意，如果测试次数为4,4次测试中的2次起始闪烁频率应低于临界闪烁频率（明显闪烁），另外2次起始闪烁频率应高于临界闪烁频率（无闪烁），并且每次测试时的起始闪烁频率值的设计可随机变化，不宜固定。测试次数宜为偶数次。

g） 在测定闪烁临界频率时，调节频率的快慢由被试者决定，但调节时宜尽可能保持相同的速度。测量也可采用自适应方法进行，具体操作步骤如下：

1） 连接设备和电脑。

2） 打开电脑程序，设置数据保存路径。

3） 打开闪光融合频率计，选择测试颜色。颜色的选择应依据实验目的而定。

4） 告诉被试者，当初始亮点消失时报告“闪”或“不闪”。闪烁频率值可依据以往的测试经验及环境等因素综合考虑设定。测试过程中根据被试者的判断情况自动调整将要出现的刺激，直到能够计算出该被试者的闪光融合频率值时为止。

两种方法的选择视实验目的及仪器设备而定。最小变化法适用于机械式测试设备，操作简单便捷，不依赖计算机即可完成，但受用户习惯、期望、练习及疲劳等因素影响较大。自适应法则应使用计算机进行测试，参数设置相对更为灵活。

5.1.5结果计算

将渐增和渐减实验的测试结果求算术平均数，最后的值即为所求的最终闪光融合频率值，按公式（1）计算。

n 2

式中：

M——闪光融合频率测试的平均值，单位为赫兹（Hz）；

M1； 从低到高调试后的最终值，单位为赫兹（Hz）;

M2i 从ihj到低调试后的最终值，单位为赫兹（Hz）;

n 测试次数。

5.1.6结果表述

测量结果用平行测定的算术平均值标识，如，闪光融合频率均值:XHz;标准差:yHz

5.1.7精密度

在重复性条件下获得的多次独立测量结果的重复测量标准差应不大于0.05个对数单位（10为底）。5.2视锐度

5.2.1测试设备

可采用标准对数视力表，其视标设计标准应符合GB/T11533-2011；也可采用早期糖尿病视网膜病变治疗研究视力表或采用其他实验室设备，如显示器，并在计算机上自行编程实现。无论使用哪种方式进行测量，应符合以下规定：

一常用测量距离为5m。

一常用测量范围应覆盖0.1-2.0（小数记分法）；

一视力表的分辨力小于或等于0.10个对数单位（10为底）;

一测试设备分辨力小于或等于0.05个对数单位（10为底）;

视距为40cm时，测量使用的显示器分辨率至少达到219PPI或者1.0pixel/arcmin.即点距不得大于0.116mm。

注：分辨率指图像水平或垂直方向上所能分辨出的像素总数。描述分辨率的单位有：点每英寸（dpi）、线每英寸（lpi）.像素每英寸（ppi）和像素每度（PPD）。

5.2.2测试环境

使用标准对数视力表时，环境照度应达200lx〜700lx;使用灯箱视力表时，则视力表白底的亮度应达80cd/m2—320cd/m2。

5.2.3测试步骤

一般采用GB/T11533-2011标准视标图案，如E字、兰道环，斯隆字母集及简单图案（为儿童设计）。以视力表测试为例，测试步骤如下：

a） 被试者观察距离常用5m（远视力）或40cm（近视力）。测试时视线与1.0行视标齐平。

b） 主试者要求被试者从上往下逐一辨认并报告视力表上的字符，直至不能辨认为止。记录下此时视标对应的视力，同时记录下此行被试者答对的字符数（如4/5.5个字母答对4个）。

在使用计算机测试时，推荐测试距离为5m（远视力）或40cm（近视力），通过按键报告屏幕上的视标。记录被试者的报告结果并计算视力。

5.2.4结果计算

视力有多种表示形式，一般可由视力表直接读出或程序直接报告。

5.2.5结果表述

视力结果读数无单位，以小数记分法表示时，视力结果值为0至2之间的小数；以5分法表示时，视力结果值为3至6之间的小数。

如果出现被试者无法全部正确辨认出一行视标，则分情况记录结果。

假设视力表中每一行的视标个数为〃，被试者正确辨认出的视标个数为。结果记录方法如下：

如果m=n,记为前一行视标所对应视力值+（»—m）;

如果m>»/2.则该行视力值一m。

示例：在辨认标准对数表0.5行时，》=5,被试者答错2个视标，记为0.5-2；如答错3个视标，则记为（）.4+2。

5.2.6精密度

在重复性条件下获得的多次独立测量结果的重复测量标准差应不大于0.15个对数单位（10为底）。5.3空间对比敏感度曲线

5.3.1测试设备

常见的测试设备有空间对比敏感度测试图表和对比敏感度测试仪等，可使用计算机和专用显示设备自行编程搭建。无论使用哪种方式进行测量，应符合以下规定：

一测试设备的测量范围应覆盖1.5cpd〜18cpd的空间频率范围和0.1%〜100%的对比度范围；6

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一视觉刺激呈现灰阶的分辨力达到灰阶数大于或等于10bit；——对比敏感度的测量范围为1〜1000。

5.3.2测试环境

使用空间对比敏感度测试图表时，环境照度的设置应参考设备使用说明或依据实验目的设置。使用显示设备呈现视标时，测试环境中除屏幕亮度外，应无其他照明因素，测试在暗室中进行。

5.3.3测试步骤

视标图案中应包含至少一个周期数的明暗变化。以对比敏感度仪为例，测试步骤如下：

a） 测试时，被试者的眼部到视标/屏幕的距离应保持不变，如5m或其他指定距离，视线与视标或屏幕齐平。

b） 使用空间对比敏感度图表时，被试者从上往下逐一辨认并报告空间对比敏感度图表上的字符，直至不能辨认为止。记录下此时视标对应的读数。

c） 在使用计算机测试时，被试者通过按键报告屏幕上的视标。记录被试者的报告，计算空间对比敏感度函数。

5.3.4结果计算

大部分空间对比敏感度图表和所有包含计算机的测试设备均会自动给出空间对比敏感度数值，该值范围为0〜1000。一些图表或计算机测试程序会给出对比度阈值，取该对比度阈值的倒数即可得到空间对比敏感度。

5.3.5结果表述

对比敏感度结果通常以表格形式或曲线图形式给出，如表1和图1所示。

表1空间对比敏感度表格示例

空间频率

cpd

对比敏感度

1.50

20.52

2.18

56.68

3.13

117.55

4.50

143.89

6.46

100.10

9.27

39.45

13.31

8.81

19.11

1.26

27.44

1.00

7

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o

5

10 15 20

空间频率/cpd

25

oO

6411

oO

2O11

8060

4020

30

图1空间对比敏感度曲线示例

5.3.6精密度

在重复性条件下获得的多次独立测量结果的重复测量标准差应不大于0.1个对数单位（10为底）。5.4双眼相互作用

5.4.1测试设备

使用计算机和专用显示设备编程搭建。

搭建后的测试系统呈现光栅相位的分辨力应不大于9°（相位角）。

测量双眼平衡点范围为0〜％。

5.4.2测试环境

测试环境中除屏幕亮度外，应无其他照明因素，测试在暗室中进行。

5.4.3测试步骤

具体测试步骤如下：

a） 测试时，被试者眼部到视标/屏幕的距离应保持不变，如0.8m或其他指定距离。视线与视标或屏幕齐平；

b） 使用双眼分视设备给受试者两眼分别呈现不同相位的水平光栅，在独立改变两眼对比度的情况下，测量受试者双眼整合后的相位感知。

5.4.4结果计算

以两眼对比度比值为横坐标，双眼知觉到的相位为纵坐标做出相位曲线。曲线与^=0相交点所对应的I值即为表征双眼相互作用的双眼平衡点。当1=1时双眼相互作用是平衡的，I不等于1时双眼相互作用不平衡。

8

5.4.5结果表述

双眼相互作用结果通常以图形形式给出，如图2所示。

00

80

60

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-40

-60

-80

-100

010.1

10100

0.

两眼对比度比值

图2相位感知曲线图示例

5.4.6精密度

在重复性条件下获得的多次独立测量结果的重复测量标准差应不大于0.15个对数单位（10为底）。5.5立体视锐度

5.5.1测试设备

使用立体视检测卡或者采用实验室设备，如显示器、计算机自行编程实现。其中，

一使用助视型立体显示设备时，应使用反射式立体镜、偏光眼镜、快门眼镜、红绿眼镜、明暗眼镜、头盔式显示器或视差型立体显示设备进行观察；

一立体图案应为没有单眼线索的图形，即在挡住一只眼，使用另一只眼观看图形时，受试者无法辨别图形内容或推测正确答案；

一推荐图形为双眼随机点立体图，两眼图案均为亮度值随机的小点构成，两眼间图案高度相关，差异仅来自像素位置的水平差异；

设备测量的视差阈值范围至少应包括40arcsec〜1000arcsec。

5.5.2测试步骤

测试方法由以下使用的设备决定：

a）使用检测卡时，受试者应观察检测卡上对应图形，并且报告所观察的图形中哪个图形与背景图案分离（凸起或凹下）。测试时眼睛到检测卡的距离宜保持40cm或其他指定距离。更换图形9

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继续测试，一直到受试者不能正确分辨为止。

b）当使用计算机显示器显示设备时，受试者应观察显示器上呈现的图形，并且报告所观察的图形中哪个图形与背景图案分离（凸起或凹下）。测试常采用心理物理学自适应方法，宜进行50个〜80个试次。如果自行编制程序则至少需要20个被试者。

5.5.3结果计算

使用检测卡时，立体视锐度为检测卡上受试者能够分辨的最小立体视差值。使用自编程序测试时，程序应给出被试者的立体视锐度值和相应的标准差。

5.5.4结果表述

立体视锐度值：Xarcseco

采用自编程序测试时应给出平均值和标准差，如，立体视锐度均值：Xarcsec;标准差:Yarcsec。注：X为立体视锐度测试结果值或平均值；Y为立体视锐度多个测试结果的标准差值。

5.5.5精密度

在重复性条件下获得的多次独立测量结果的重复测量标准差应不大于0.1个对数单位（10为底）。

附录A

（规范性）

测试结果报告的文件记录要求

测试结果报告应包括以下信息：

一测试目的；

一测试工具描述〔包括分辨力等〕；

一负责实施测试的人员姓名以及其正式资质；

一测试日期和时间；

一被试者的数量、年龄、性别以及经验（测试样本的描述）等;为确保测试程序客观性所米取的方法；

一为确保匿名/保密（应保密的内容）所采取的方法；——签署知情同意的方式；

测试程序的描述；

一测试条件的描述（样品信息等）；

一关于测试的约束条件；

一测试中出现的状况；

一结果的描述，包括每种工具结果的描述；

一进一步操作对结果和结论的讨论和判读；

——签字和日期。

参考文献

[1]GB/T6379.1—2004测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第1部分：总则与定义

[2]GB/T40230.1—2021视疲劳测试与评价方法第1部分：眼视光学

[3]JJF1001—2011通用计量术语及定义

[4]SJ/T11292-2016计算机用液晶显示器通用规范

[5]CIE17.4—1987国际照明词汇表

[6]Lev