虚拟现实沉浸式视觉体验引起脑疲劳的脑电信号分析

发布时间：2025-01-05 23:29

　　 虚拟现实可以提供用户关于视、听、体等感官的模拟体验,使其产生沉浸感。随着虚拟现实的迅速普及,佩戴虚拟现实设备引起的脑疲劳问题受到广泛关注。选取16名健康受试者,同步采集观看相同题材传统平面及虚拟现实视频时的脑电信号。首先采用主观问卷对被试者的脑疲劳程度进行分析,使用判断疲劳标准的视屏终端综合症的主观问卷(VDT)和主观疲劳状态量表(SPFS)之后,对比分析两种观看方式引起脑电信号中α、β、θ和δ各波段相对能量以及疲劳因子R值和重心频率的变化差异。结果发现:在VDT主观问卷和SPFS主观量表中,被试观看虚拟视频后的平均分值为0. 44±0. 22和3. 28±1. 03,相比观看传统平面视频后的平均分值0. 31±0. 20和2. 26±0. 98有显著性增加(P<0. 05);在脑电信号的分析中,观看虚拟现实视频后,T3电极位置的α波段相对能量显著减少(观看前后分别为0. 249±0. 007和0. 234±0. 005,P<0. 05),δ波段相对能量显著性增加(观看前后分别为0. 295±0. 012和0. 314±0. 007,P<0. 05),重心频率显著性降...

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【部分图文】：

图1 脑疲劳实验流程

分别将观看传统平面视频和虚拟现实视频的开始阶段、结束阶段和差值各3段脑电信号数据的α波、β波、θ波和δ波相对能量，画脑电信号地形图进行比较分析，结果如图3所示。可以看出，图3(a)中，观看传统平面视频后，α波段相对能量无明显变化，而观看虚拟现实视频后，α波段相对能量在额叶区、左颞....

图2 观看视频前后对比结果。(a)VDT主观问卷(b)SPFS主观量表

图1脑疲劳实验流程图3脑电信号地形图(每个子图中，上为传统平面，下为虚拟现实;每行中左为开始阶段，中为结束阶段，右为差值)。(a)α波;(b)β波;(c)θ波;(d)δ波

图3 脑电信号地形图(每个子图中，上为传统平面，下为虚拟现实;每行中左为开始阶段，中为结束阶段，右为差值)。(a)α波;(b)β波;(c)θ波;(d)δ波

图2观看视频前后对比结果。(a)VDT主观问卷(b)SPFS主观量表图3脑电信号地形图(每个子图中，上为传统平面，下为虚拟现实;每行中左为开始阶段，中为结束阶段，右为差值)。(a)α波;(b)β波;(c)θ波;(d)δ波

图5 观看传统平面视频和虚拟现实视频下脑电信号4个特征波的相对能量随时间变化趋势。(a)α波;(b)β波;(c)θ波;(d)δ波

脑电信号主要分成4个不同频率的波段，不同波段的脑电信号反映大脑不同的状态。α波为脑电信号中最明显的波，是人处于清醒安静状态时脑电信号活动的主要表现;β波是一种快波，其出现意味着大脑比较兴奋;当感到疲倦的时候，脑电信号就会出现θ波;当达到睡眠状态时，脑电信号就会出现δ波。Zhang....

本文编号：4023440