[发明专利]一种基于脑电信号重心频率的视觉诱导晕动症检测方法

说明书

本发明公开了一种基于脑电信号重心频率的视觉诱导晕动症检测方法，在用户的左右额叶区、左右颞叶区设置两对脑电信号传感器，分别采集用户在正常阶段和检测阶段的四个通道脑电信号，并计算左、右额叶区脑电信号的差信号，从每个脑电信号中提取alpha波信号，然后根据预设的时间窗口参数计算得到每个alpha波信号的重心频率序列，计算正常阶段和检测阶段下右额叶区、右颞叶区alpha波信号的重心频率平均值以及右额叶区、左颞叶区、右颞叶区、左右额叶区脑电信号的差信号的alpha波信号的重心频率标准差，将这6对信号作为检测信号，当正常阶段与检测阶段的检测信号差异较大时判定出现视觉诱导晕动症现象，从而实现视觉诱导晕动症的检测。

技术领域

本发明属于立体显示技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于脑电信号重心频率的视觉诱导晕动症检测方法。

背景技术

近年来，3D、虚拟现实(Virtual Reality,VR)等技术飞速发展，立体显示技术(stereo display technology)迎来了全新的发展机遇，不仅在影视、游戏等互动娱乐领域有了规模化应用，而且在临床医疗、电子地图、交通管理、智慧生活等方面也具有广阔的应用前景。这些发展是基于立体显示技术的主要特点：该技术以三维立体形态呈现视觉图像，能给人带来强烈的立体感和沉浸感。然而，不少人在立体观影中会产生视觉诱导晕动症(visually induced motion sickness,VIMS)，这是一种通过视觉刺激诱发身体做出的反应，包括头痛、晕眩、恶心、作呕和呕吐等不适症状，这在一定程度上阻碍了立体显示技术的发展与应用。因此，建立一种视觉诱导晕动症检测方法甚至减缓方法是立体显示技术领域急需攻克的难题。

目前，针对立体观影中不适感进行检测的方法主要有主观检测法和客观检测法两大类。主观检测法指通过主观问卷对视觉诱导晕动症进行检测，受试者需要根据自身体验回答问卷，再由研究人员对问卷进行统计分析检测视觉诱导晕动症程度，该方法简单、便捷，但是主观性大、可靠性低，检测结果不够准确。客观检测法指通过定义某些客观指标对受试者的视觉诱导晕动症程度进行公式化检测，该方法不受主观因素的影响，但指标的选取困难、测试复杂，难以达到理想效果。

生物电信号作为生物体生命活动状态的反映，是生物医学工程研究的重要手段，广泛应用于生理状态监测、脑功能研究、情感与心理分析等方面，而研究人员使用脑电信号(electroencephalogram,EEG)、心电图(electrocardiogram,ECG)、血压(Blood pressure,BP)、心率(Heart rate,HR)等对不适感进行了研究，其中EEG被认为是不适感研究中最可靠、最有效的生物指标。

脑电信号EEG是用电极记录大脑皮层神经元生物电活动的电位变化，这种电位变化非常微小，因此，脑电信号的波幅也比较微小，一般以微伏(μV)为单位。正常脑电信号的波幅在10-200μV之间，频率变化范围在0.5-30Hz之间，通常根据脑电信号的波幅和频率的变化范围将其分成五类：delta(0.5-4Hz，10-20μV)、theta(4-8Hz，20-40μV)、alpha(8-12Hz，10-100μV)、beta(12-30Hz，5-30μV)、gamma(30-50Hz)。EEG是人脑神经电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映，可以直接无损地监测大脑皮层的神经中枢电信号，准确反映大脑所处的状态，且不同频段的波在不同条件下表现出的显著性不同。现如今，常用于脑电信号分析的方法有：时域分析法，该方法直接提取EEG信号的波形特征参数，具有较强的直观性、物理意义明确；频域分析法将EEG信号在时域范围的幅度变化转变为在频域范围的功率变化，对信号进行相关特征提取，功率谱估计是频域分析的一种重要手段；时频分析方法利用时间分辨率观察EEG信号的快变成分，利用频率分辨率观察EEG信号的慢变成分，该方法需要权衡时间分辨率和频率分辨率，小波变换是时频分析方法的一种重要手段；非线性分析方法，可以有效地分析时变、非稳态、非线性的生理信号。