[发明专利]基于收缩压和脉搏率相干性的视觉诱导晕动症检测方法

说明书

技术领域

本发明属于立体显示技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于收缩压和脉搏率相干性的视觉诱导晕动症检测方法。

背景技术

近年来，显示技术的快速发展使得越来越多的人们不断接触到全新的显示环境，例如高分辨率和强深度对比的宽屏电视机、裸眼3D电视机以及在虚拟现实和游戏中所使用的头戴式显示器。此外，伴随视频处理和计算机图形学技术的发展，出现了大量的包含复杂且频繁的视点运动的新颖的图像，而这些是传统摄像技术所不能实现的。这些技术的发展与运用，使得图像不再仅仅局限于显示器的平面上，而是体现出图像的深度感、层次感、真实感以及图像的显示分布情况，使画面变得立体逼真，带给了观众人们前所未有的观影体验。与此同时，伴随这些技术的不断发展与成熟，立体显示技术在现代医疗、军事国防、教育教学、智能家居等许多领域也获得了巨大的运用和推广。

先进的显示技术因其强烈的立体感和沉浸感，很大程度上推进了其在各个领域的应用与发展，但也存在一定的弊端，最突出的问题就是在观影过程中往往会引发视觉诱导晕动症(visually induced motion sickness,VIMS)，包括视觉疲劳、视力模糊、复视、恶心、呕吐、眩晕等症状，这些都严重威胁着人们的身体健康，同时也阻碍了显示技术的进一步发展与推广。为了降低视觉诱导晕动症所带来的风险，有必要分析造成视觉诱导晕动症的因素与条件。而为了实现这一目的，必须首先探寻出一种可以定量评估视觉诱导晕动症影响的方法。在视觉诱导晕动症评估方法方面，较为主流的方法是主观分析法和主客观相结合的分析法。

主观分析法就是受试者在实验过程中，依据模拟晕动症问卷(Simulator Sickness Question，SSQ)中的问题及级别划分来作答，以完成对自身晕动级别的评估。Kennedy等人提出的模拟器疾病问卷(SSQ,simulator sickness questionnaire)是一种非常有效的评估VIMS的方法。大量研究都采用了这种问卷调查方法，并且证明通过该方法所得到的分数对于评估视觉诱导晕动症水平是较为有效的。然而，这种方法的弊端在于其所获得的结果对于受试者个人心理基准和偏好有着较大的依赖，因此会存在较大的个体差异性。此外，这种问卷调查方法很难实现对晕动水平的实时测量，这一缺点使得构建自动VIMS评估系统很难实现。

为了弥补主观测量方法的不足，人们开始着眼于自主神经活动的研究，并试图通过分析客观生理量，如血压、心率、脑电信号、身体摆幅变化等，来找出可以客观地、定量地评估视觉诱导晕动症影响的方法。

许多学者试图基于血压、心率等无创生理测量方法来对人体自主神经活动进行分析与研究。血压、心率是体现和反映人体状况的最基本的生理参数，是身体健康状况的重要生理指标。M.Pagani、B.Pomeranz等人都曾通对通过血压、心率的功率谱分析来对人体自主活动进行探究，但是由于这些生理信号具有较大的个体差异以及较低的可重复性，这一方面研究并没有取得重大的突破。大量研究表明，在人体发生晕动时，尽管血压、心率等发生了一定的变化，但是传统单变量分析方法还是没能客观定量地对视觉诱导晕动症的影响作出评估。

为了解决上述问题，N.Sugita等人提出可以通过分析两个变量之间的相关性，如血压、心率的相关性，来对视觉诱导晕动症的影响进行评估。他们指出，由视觉刺激所引起的自主神经活动的变化可能会引起生理量之间相关性的变化；这种变化在单一的生理变量上的体现是微弱的、潜在的，但若表现在变量之间的相关性上可能会较为清晰与直观。

该团队早期的研究专注于血压和心率变量之间的相关性研究，并证实血压和心率之间的最大相关性系数能够强烈地反应由视觉所引起的这种自主神经活动的变化。通常情况下，在人体自主神经活动的控制与调节下，心率相应于血压而变化，且两者之间的相关性是相对稳定的；但是当人在感到晕动时，生理和心理的变化会扰乱这种稳定的相关性关系，也就是说会对人体自主神经活动造成影响，使得两变量之间的相关性下降。

但是这一指标的不能很好地反应压力感受性反射系统的因果性。为了更好地理解视觉刺激所引起的生理影响变化机制，该团队独立地对组成压力反射回路的压力反射路径和机械路径进行了分析，以确定哪一条路径所受的影响更大。他们采用了因果相干性函数来分析视觉诱导晕动症的影响。即使在两个系统相互关联且构成了压力感受性反射系统闭环情况下，这一函数也可以独立地计算出两个系统之间的线性相干性。但是如何通过相干性来实现视觉诱导晕动症的检测，尚未提出有效方法。

发明内容