[发明专利]一种视觉任务脑力负荷量化评估方法及系统

说明书

本发明涉及一种视觉任务脑力负荷量化评估方法及系统，首先基于给定的信息显控任务界面，构建信息显控任务界面上每个任务子界面的信息结构图，根据每个任务子界面的信息结构图，基于香农定理，计算每个任务子界面的信息复杂度，然后根据信息复杂度计算每个任务的视觉任务需求负荷和视觉人员工作能力，进而利用视觉任务需求负荷和视觉人员工作能力计算测试人员完成每个任务的脑力负荷和最大剩余脑力负荷，最后根据脑力负荷和最大剩余脑力负荷处理量化测试人员在任务过程中每个任务的脑力负荷占用率，实现了对脑力负荷实时、定量地评价。

技术领域

本发明涉及脑力负荷评估技术领域，特别是涉及一种视觉任务脑力负荷量化评估方法及系统。

背景技术

近年来，飞机驾驶舱的人机界面设计在不断变化，飞行的自动化程度越来越高，飞行员在驾驶舱人机交互系统中所扮演角色在从人工操作者向运行状态的监督者转变。同时，飞行员面临更高的信息加工要求，其脑力负荷随之增大。

研究表明，过多的脑力劳动会导致快速疲劳、灵活性降低、错误增加、挫败情绪产生等问题，并导致信息获取、分析、决策的错误。适度的脑力负荷是实现人机协作的重要因素，因此脑力负荷的测量在生产实践中越发凸显其重要性。

现有的基于信息显控界面的脑力负荷评估方法较少，主要有主观评价法、生理测量法、行为绩效测评法等方法。

主观评价法由于使用方便，对人的工作没有什么干扰，成为了一种最流行的脑力负荷测量方法。但主观评价法是一种针对脑力负荷评价的事后分析方法，得出的是人员对于整个任务的脑力负荷感觉。并不能识别出某一时刻脑力负荷的变化情况，而且评价结果还受被试人员的合作情况影响。

生理测量法通过监测生理信号进行脑力负荷评估，由于其具有客观性、实时性、较小的任务侵入性等优势，日益成为研究热点。其不足在于设备昂贵且繁重，不易携带，不利于方便地开展评估研究。同时，许多其他与脑力负荷无关的因素也可能引起信号参数的变化。

行为绩效测评法具有时间滞后性等特点，难以应用于脑力负荷的实时评估。

相对于传统评估方法的缺陷，近年来一些研究者对飞行员的脑力负荷评估开展了大量工作，研究成果包括时间压力模型、时间线评估等方法，为脑力负荷的评估提供了有价值的方法和思路，但这些方法未能完全兼顾任务类型之间的冲突问题和动态时间效应。

因此，克服以往方法无法实时、定量地进行脑力负荷评价的缺陷是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种视觉任务脑力负荷量化评估方法及系统，以实时、定量地进行脑力负荷的评价。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种视觉任务脑力负荷量化评估方法，所述方法包括：

基于给定的信息显控任务界面，构建所述信息显控任务界面上每个任务子界面的信息结构图；

根据每个任务子界面的信息结构图，基于香农定理，计算每个任务子界面的信息复杂度；

将每个任务子界面的信息复杂度和给定的任务最长响应时间的比值确定为每个任务的视觉任务需求负荷；

将每个任务子界面的信息复杂度和实际任务响应时间的比值确定为每个任务的视觉人员工作能力；

获取每个任务的视觉人员工作能力和每个任务的视觉任务需求负荷的差值，并根据所述差值与测试人员完成每个任务的脑力负荷的反比例关系确定测试人员完成每个任务的脑力负荷；

将所有任务的视觉人员工作能力的最大值和所有任务的视觉任务需求负荷的最小值的差值确定为测试人员的最大剩余脑力负荷；

将所述测试人员完成每个任务的脑力负荷和所述测试人员的最大剩余脑力负荷的比值确定为所述测试人员在每个任务的脑力负荷占用率。