虚拟现实沉浸式视觉体验引起脑疲劳的脑电信号分析

摘要：

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),重心频率显著性降低(观看前后分别为(7.545±0.950) Hz和(3.717±0.398) Hz,P＜0.05),并且这些参数的变化趋势与观看传统平面视频后的参数变化显著不同,呈现出相反的变化趋势;观看虚拟现实视频过程中,脑电信号中的α波段和β波段变化明显,左右后颞叶区和顶叶区到枕叶区中的α波相对能量随时间变化波动下降,β波相对能量随时间先增加后减少,有显著性差异(P＜0.05).相比观看传统平面视频,观看虚拟现实视频更容易从主观感受上产生脑疲劳,脑电信号中特征频段的节律活动变化可以为客观评估虚拟现实引起的脑疲劳提供理论依据.

关键词：脑电信号、脑疲劳、虚拟现实、功率谱

所属期刊栏目：39

分类号：R318(医用一般科学)

资助基金：河北省高等学校科学技术研究项目;河北省自然科学基金

在线出版日期：2020-06-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：160-169