虛擬現(xiàn)實中視覺誘導(dǎo)暈動癥評估初步研究.pdf

1、近年來，虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)技術(shù)飛速發(fā)展，并在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過頭戴式顯示器(head-mounted display,HMD)或大型投影屏幕(large projector screen)生成虛擬環(huán)境，能夠為使用者提供豐富的三維信息，從而帶給人強烈的立體感和沉浸感。然而，當(dāng)人們沉浸在由這些設(shè)備創(chuàng)建的VR環(huán)境中時，可能會出現(xiàn)視覺誘導(dǎo)暈動癥（visually induced motion si

2、ckness,VIMS；也稱VRmotion sickness）。視覺誘導(dǎo)暈動癥類似于暈動癥。當(dāng)一個人視覺感知和身體感知的運動不一致時，VIMS常常被誘發(fā)，并伴隨有頭痛、胃部不適、惡心、嘔吐、出汗、疲勞甚至方向障礙。這可能造成安全和健康問題。因此，VIMS是虛擬現(xiàn)實應(yīng)用中需克服的主要障礙。開展虛擬現(xiàn)實中視覺誘導(dǎo)暈動癥的研究具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本論文研究的目的是通過開展基于VR的汽車駕駛模擬器(vehicle driving

3、simulator,VDS)的視覺誘導(dǎo)暈動癥實驗，分析血壓(blood pressure,BP)、脈搏率(pulse rate,PR)、眨眼頻率(blink rate,BR)、下頜收緊頻率(jaw clench rate,JCR)等客觀生理數(shù)據(jù)(physiologicaldata)與主觀視覺誘導(dǎo)暈動癥級別(visually induced motion sickness level,VIMSL)的關(guān)系，找到能夠用來評估VIMS的生理指標(biāo)

4、。
　　本論文使用基于VR的汽車駕駛模擬器誘發(fā)受試者產(chǎn)生VIMS癥狀。實驗過程中采集了受試者的主觀和客觀數(shù)據(jù)，使用主觀和客觀相結(jié)合的方法對視覺誘導(dǎo)暈動癥進(jìn)行評估。本論文首先對采集到的客觀生理數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后依據(jù)主觀VIMSL數(shù)據(jù)將生理數(shù)據(jù)劃分為非暈動(non-VIMS)狀態(tài)數(shù)據(jù)和暈動(VIMS)狀態(tài)數(shù)據(jù)，最后依據(jù)不同狀態(tài)對預(yù)處理后的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，包括：
　　(1)單生理數(shù)據(jù)(血壓、脈搏率)時域和頻域的指標(biāo)分析；<

5、br>　　(2)多生理數(shù)據(jù)時域和頻域的指標(biāo)分析，涉及“血壓+脈搏率”的特征參數(shù)、時域相關(guān)性和頻域相干性的分析；
　　(3)眨眼頻率和下頜收緊頻率的指標(biāo)分析。
　　研究發(fā)現(xiàn)：
　　①非暈動狀態(tài)和暈動狀態(tài)的單生理數(shù)據(jù)(血壓、脈搏率)有顯著性差異(P<0.05)的指標(biāo)：收縮壓的功率譜密度的標(biāo)準(zhǔn)差、脈搏率的功率譜密度的標(biāo)準(zhǔn)差。
　?、诜菚瀯訝顟B(tài)和暈動狀態(tài)的多生理數(shù)據(jù)(血壓+脈搏率)有顯著性差異(P<0.05)的指標(biāo)：

6、r>　　1)收縮壓與脈搏率最大互相關(guān)系數(shù)2)舒張壓與脈搏率最大互相關(guān)系數(shù)。
　　2)收縮壓與脈搏率最大互相關(guān)系數(shù)的均值4)舒張壓與脈搏率最大互相關(guān)系數(shù)的均值。
　　3)收縮壓與脈搏率相干系數(shù)。
　　4)收縮壓與脈搏率相干系數(shù)的均值。
　　5)收縮壓和脈搏率相干系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。
　　③非暈動狀態(tài)和暈動狀態(tài)的眨眼頻率有顯著性差異(P<0.05)。
　　④不同受試者的生理數(shù)據(jù)存在個體化差異(individua