基于EEG的視覺誘導(dǎo)暈動(dòng)癥評估初步研究.pdf

1、近些年，虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality,VR)技術(shù)發(fā)展迅速，并越發(fā)趨向于商業(yè)化、市場化和產(chǎn)品化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過頭戴式顯示(head-mounted display,HMD)設(shè)備或大型投影屏幕(large projector screen)生成虛擬環(huán)境，能夠?yàn)槭褂谜咛峁┴S富的三維信息，從而帶給人強(qiáng)烈的立體感和沉浸感。但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中最突出的問題是使用者可能會(huì)產(chǎn)生眩暈、惡心、嘔吐等不適癥狀。這些癥狀被稱為視覺誘導(dǎo)暈動(dòng)癥(vis

2、ually induced motion sickness,VIMS)或虛擬現(xiàn)實(shí)暈動(dòng)癥(virtual reality motion sickness,VRMS)。這嚴(yán)重威脅著人們的身體健康，并制約著VR技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺誘導(dǎo)暈動(dòng)癥的研究較為缺乏。因此，開展這項(xiàng)研究具有重要的意義。
　　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 simulator,VDS)實(shí)驗(yàn)，

3、分析腦電信號(electroencephalogram,EEG)與主觀視覺誘導(dǎo)暈動(dòng)癥級別(visually induced motion sickness level,VIMSL)的關(guān)系，找到能夠用來評估VIMS的EEG指標(biāo)(EEG marker)。
　　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，使用Muse設(shè)備采集實(shí)驗(yàn)過程中受試者的EEG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(dòng)癥進(jìn)行評估。在主觀方面，論

4、文采用自主口頭報(bào)告的方式得到不同受試者的VIMSL數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析；在客觀方面，論文首先對EEG數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后依據(jù)VIMSL數(shù)據(jù)將EEG數(shù)據(jù)劃分為未暈動(dòng)(non-VIMS)狀態(tài)數(shù)據(jù)和暈動(dòng)(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 EEG數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜密度(power spectrum density,PSD)、重心頻率(gravity frequency,GF)和功率譜熵(power spectral entropy,PSE

5、)分析。
　　研究發(fā)現(xiàn)：
　　①不同受試者對VIMS的主觀感受(subjective feeling)存在個(gè)體化差異(individual difference)。
　?、谕皇茉囌咧貜?fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)主觀感受存在差異。
　?、畚磿瀯?dòng)狀態(tài)和暈動(dòng)狀態(tài)的功率譜密度均值和功率譜熵均值都沒有顯著性差異，因此它們不能作為評估VIMS的EEG指標(biāo)。
　?、芪磿瀯?dòng)狀態(tài)和暈動(dòng)狀態(tài)的重心頻率均值有顯著性差異的是：FP1通道的theta

6、、beta頻帶，TP9、FP2、TP10通道的alpha頻帶。未暈動(dòng)狀態(tài)的重心頻率均值大于暈
　　動(dòng)狀態(tài)的重心頻率均值。
　?、菸磿瀯?dòng)狀態(tài)和暈動(dòng)狀態(tài)的重心頻率標(biāo)準(zhǔn)差有顯著性差異的是：TP9、FP1、FP2、TP10通道的alpha頻帶，F(xiàn)P2與FP1通道差值(FP2-FP1)的alpha頻帶。未暈動(dòng)狀態(tài)的重心頻率標(biāo)準(zhǔn)差大于暈動(dòng)狀態(tài)的重心頻率標(biāo)準(zhǔn)差，表明受試者暈動(dòng)狀態(tài)的重心頻率標(biāo)準(zhǔn)差的離散程度較小。
　　研究結(jié)果表明，受