CN109044373A - 基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，包括：测试场景设计模块；测试场景选择模块；数据采集处理模块：通过眼动检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时眼动注视点轨迹；通过脑波检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；恐高判断模块：若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；否则，判定被测试者不恐高，返回测试场景选择模块选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。

Description

基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统

技术领域

本发明涉及医疗卫生技术领域，特别是涉及基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统。

背景技术

恐高症，又名畏高症。恐高反应不同程度地存在于每个人身上，严重者对高处环境有着极其不合理的恐惧和担心，在临床上通常被诊断为恐高症。恐高症的具体表现为：患者处于高空环境时，视觉信息大幅度缩减，加上心理因素，导致人体平衡系统崩溃，产生即将要坠落的压迫感而惊恐万分，出现紧张恐惧、眩晕心慌、呼吸急促等症状。恐高症患者无法面对高处，甚至无法坐飞机或者登山，恐高症已经为人们的生活带来了很多困扰。

目前，国内测评恐高症的方式还是以长期的人工咨询为主。传统的判定恐高症的方法是通过自我问卷调查来实现的，患者通过回答问卷中的问题来判定是否恐高，但这些选项都是带有可预测的偏向性，有时并不能准确反映测试者的实际健康情况。本发明通过测试患者脑电波，能准确判别患者具体感受。并且由于引入了虚拟现实技术，本发明相较于传统暴露治疗时需要患者到真实的高处去，具有安全性。

国外也有利用虚拟现实技术进行恐高症测评的，P.Costa,James Robb,Lennart E.Nacke发表的Physiological acrophobia evaluation through invivoexposure in a VR CAVE就用到了虚拟现实技术与脑波检测，但不能准确地把患者的视野变化同脑波变化结合起来。本发明用上眼动技术，能精确追踪患者视野的变化，更有精准性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，能在虚拟现实的环境下，通过追踪患者的视野变化结合脑波变化，结合上眼动追踪技术，消除了虚拟现实无法完美复原现实视界的局限性，在虚拟现实的环境下确保了安全性，眼动与脑波结合提高了准确性，从而实现恐高症的测评。

作为本发明的第一方面，提供了基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统；

基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，包括：

测试场景设计模块；

测试场景选择模块；

数据采集处理模块：通过眼动检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时眼动注视点轨迹；通过脑波检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；

恐高判断模块：若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；否则，判定被测试者不恐高，返回测试场景选择模块选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。

作为本发明的进一步改进，所述测试场景设计模块：

场景基于Unity 5.6.3f1软件，搭建20、40、60、80和100米高的若干个高楼模型，在20、40、60、80和100米高的位置预留一个传送点，

在两幢40米高的楼中间搭建一个独木桥，

在两幢80米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，

在两幢100米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，

用一个圆柱碰撞体来当作测试者，测试中通过控制圆柱体的移动作为测试者的移动；

在圆柱碰撞体上加入重力，并在场景里加入风声，使场景贴近现实，增强沉浸感。

作为本发明的进一步改进，所述测试场景选择模块，用于选择测试场景，被测试者佩戴眼动检测仪和脑波检测仪进入测试场景；

作为本发明的进一步改进，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定，包括：

对脑电波采集α波和β波；

若采集到α波，则当前的状态为稳定的状态；

若采集到β波，则当前的状态为恐慌的状态；

当测试者经过栈道，若检测到α波的频率或幅度超过设定范围时，或检测到β波的频率或幅度超过设定范围时，则表示当前的状态为恐慌。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，测试场景选择模块：

第一个测试场景为20米高的楼；

第二个测试场景为40米高的楼，在两幢40米高的楼中间设有一个独木桥；

第三个测试场景为60米高的楼；

第四个测试场景为80米高的楼，在两幢80米高的楼中间设有一个玻璃栈桥；

第五个测试场景为100米高的楼，在两幢100米高的楼中间设有一个玻璃栈桥。

选择测试场景的顺序，可以顺序选择，也可以根据被测试者的需要来选择。

作为本发明的进一步改进，所述恐高判断模块，若选择的是第二个测试场景，则测试者需要穿过独木桥；若选择的是第四个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第五个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第一个或第三个测试场景，则测试者需要到楼边向下眺望。

作为本发明的第二方面，提供了基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统；

基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，包括：存储器、处理器和与处理器连接的眼动检测仪和脑波检测仪，所述存储器上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成以下步骤：

步骤(1)：设计测试场景；

步骤(2)：选择测试场景，被测试者佩戴眼动检测仪和脑波检测仪进入测试场景；

步骤(3)：通过眼动检测仪采集被测试者的实时眼动注视点轨迹；通过脑波检测仪采集被测试者的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；

步骤(4)：若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；

否则，判定被测试者不恐高，返回步骤(2)选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

引入虚拟现实技术，在确保了安全性的同时具有便捷性，同时合理设计场景提高了沉浸感和交互性。眼动检测技术解决了虚拟现实技术的视界局限性，眼动和脑波的结合有效的提高了检测的准确性。将眼动、脑波和虚拟现实技术三者相结合，实现了恐高症的快速简易测评。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的恐高判定流程图；

图2为本发明的脑电波处理流程图；

图3为本发明的整体流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

作为本发明的第一个实施例，基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，包括：

测试场景设计模块；虚拟现实场景中关键是沉浸感。沉浸感：就是让人专注在当前的目标情境下感到愉悦和满足，而忘记真实世界的情境。沉浸感往往包括人的感官体验和人的认知体验，是强烈的正负情绪交替的过程。

所以基于unit平台，设计好了的一个城市模型，通过科学设计模型比例以及样式设计，营造出真实的城市氛围。城市中心的高楼为体验者在虚拟场景内主要的活动范围，场景内加入了风声，重力，测试者能从高处坠落。可以增强测试者的沉浸感以及交互性，带来更好的测试体验。

测试场景选择模块；

数据采集处理模块：通过眼动检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时眼动注视点轨迹；通过脑波检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；

恐高判断模块：若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；否则，判定被测试者不恐高，返回测试场景选择模块选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。

作为本发明的进一步改进，所述测试场景设计模块：

场景基于Unity 5.6.3f1软件，搭建20、40、60、80和100米高的若干个高楼模型，在20、40、60、80和100米高的位置预留一个传送点，

在两幢40米高的楼中间搭建一个独木桥，

在两幢80米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，

在两幢100米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，

用一个圆柱碰撞体来当作测试者，测试中通过控制圆柱体的移动作为测试者的移动；

在圆柱碰撞体上加入重力，并在场景里加入风声，使场景贴近现实，增强沉浸感。

作为本发明的进一步改进，所述测试场景选择模块，用于选择测试场景，被测试者佩戴眼动检测仪和脑波检测仪进入测试场景；

作为本发明的进一步改进，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定，包括：

对脑电波采集α波和β波；

若采集到α波，则当前的状态为稳定的状态；

若采集到β波，则当前的状态为恐慌的状态；

当测试者经过栈道，若检测到α波的频率或幅度超过设定范围时，或检测到β波的频率或幅度超过设定范围时，则表示当前的状态为恐慌。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，测试场景选择模块：

第一个测试场景为20米高的楼；

第二个测试场景为40米高的楼，在两幢40米高的楼中间设有一个独木桥；

第三个测试场景为60米高的楼；

第四个测试场景为80米高的楼，在两幢80米高的楼中间设有一个玻璃栈桥；

第五个测试场景为100米高的楼，在两幢100米高的楼中间设有一个玻璃栈桥。

选择测试场景的顺序，可以顺序选择，也可以根据被测试者的需要来选择。

作为本发明的进一步改进，所述恐高判断模块，若选择的是第二个测试场景，则测试者需要穿过独木桥；若选择的是第四个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第五个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第一个或第三个测试场景，则测试者需要到楼边向下眺望。

如图1所示，基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，包括：存储器、处理器和与处理器连接的眼动检测仪和脑波检测仪，所述存储器上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成以下步骤：

步骤(1)：设计测试场景；场景基于Unity 5.6.3f1软件，搭建20、40、60、80和100米高的若干个高楼模型，在20、40、60、80和100米高的位置预留一个传送点，在两幢40米高的楼中间搭建一个独木桥，在两幢80米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，在两幢100米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，用一个圆柱碰撞体来当作测试者，测试中通过控制圆柱体的移动作为测试者的移动；在圆柱碰撞体上加入重力，并在场景里加入风声，使场景贴近现实，增强沉浸感；

步骤(2)：选择测试场景，被测试者佩戴眼动检测仪和脑波检测仪进入测试场景；测试场景包括：第一个测试场景为20米高的楼；第二个测试场景为40米高的楼，在两幢40米高的楼中间设有一个独木桥；第三个测试场景为60米高的楼；第四个测试场景为80米高的楼，在两幢80米高的楼中间设有一个玻璃栈桥；第五个测试场景为100米高的楼，在两幢100米高的楼中间设有一个玻璃栈桥。选择测试场景的顺序，可以顺序选择，也可以根据被测试者的需要来选择。

步骤(3)：通过眼动检测仪采集被测试者的实时眼动注视点轨迹；通过脑波检测仪采集被测试者的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定的步骤，包括：对脑电波采集α波和β波；若采集到α波，则当前的状态为稳定的状态；若采集到β波，则当前的状态为恐慌的状态；当测试者经过栈道，若检测到α波的频率或幅度超过设定范围时，或检测到β波的频率或幅度超过设定范围时，则表示当前的状态为恐慌。

步骤(4)：若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；否则，判定被测试者不恐高，返回步骤(2)选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。

所述步骤(4)中，若选择的是第二个测试场景，则测试者需要穿过独木桥；若选择的是第四个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第五个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第一个或第三个测试场景，则测试者需要到楼边向下眺望。

目前VR的主要交互方式为头部追踪，由于使用虚拟现实头盔，只能检测到头部的移动，这类交互界面存在一些比较大的局限。不能准确地反映测试者“真正看到”的物体，只能把头部中间当作目光的注视点。而现实中显然不是这样的，我们可以在不移动头部的情况下，转动眼珠改变注视点。

“眼动追踪”，或者“人眼追踪”，顾名思义就是用摄像机等设备跟踪目光移动的技术，与此同时可以被用来记录用户观察位置。通过眼动追踪得到的实际注视点，也就是测试者当前“真正看到”的地方能使测评结果更加精确。

在本发明中通过使用眼动仪记录下测试者的注视点轨迹，并对注视点进行分析，因为恐高症患者会避免注视低处。如果测试者盯着低处的时间低于一定阈值，则可以判定测试者恐高。

通过脑波检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；

脑电波(Electroencephalogram,EEG)是一种使用电生理指标记录大脑活动得方法，大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。现代科学研究表明，人脑工作时会产生自发性电生理活动，该活动可通过专用的脑电记录仪以脑电波的形式表现出，在脑电研究中，至少存在有四个重要的波段。其中对我们的测试有用的为α波与β波。

α波：频率为8～13Hz(平均数为10Hz)，幅度为20～100μV。它是正常人脑电波的基本节律，如果没有外加的刺激，其频率是相当恒定的。人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显，睁开眼睛(受到光刺激)或接受其它刺激时，α波即刻消失。

β波：频率为14～30Hz，幅度为100～150μV。当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，当人从噩梦中惊醒时，原来的慢波节律可立即被该节律所替代。

本发明中通过脑波检测仪得到测试者的脑电波信号，对脑电波信号进行分析并保存，然后判定此时得到的脑波类型，再与之前的进行对比判定是否发生了情绪变化，即测试者是否处于恐慌或者不安状态。脑电波信号处理流程图由图2所示，其中判定情绪判定是根据当前脑电波类型，若为β波则当前情绪为恐慌。

若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；否则，判定被测试者不恐高，返回测试场景选择模块选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。

在测试者进入虚拟场景后，为了避免现实与虚拟场景切换给体验者带来的心理影响，体验者会有一段较短的时间内在虚拟场景中四处走动，适应虚拟场景。待测试者的脑波维持在α波后，测试开始。体验者会按序升到20米，40米，60米，80米，100米的高楼，让测试者站在楼边向下望，并且在40米处有一独木桥，80米与100米均有一玻璃栈道，让测试者走过。在这个过程中不断通过判定方法进行判定测试者是否恐高，若整个过程测试者均未出现情绪变化，则判定为测试者并无恐高症。测试流程图见图3。

本发明中会有两个信号源：脑电波信号与注视点轨迹。

本发明会在测试的过程中实时的将眼动得到的数据和脑波的数据进行记录，并实时对比。当注视点轨迹在低处时或当测试者走过玻璃栈道时，脑波检测到了由α波到β波的变化，说明此时测试者处于恐慌或不安，表现为恐高症。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，其特征是，包括：

测试场景设计模块；

测试场景选择模块；

数据采集处理模块：通过眼动检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时眼动注视点轨迹；通过脑波检测仪采集被测试者进入不同测试场景的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；

恐高判断模块：若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；否则，判定被测试者不恐高，返回测试场景选择模块选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。

2.如权利要求1所述的基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，其特征是，所述测试场景设计模块：

场景基于Unity 5.6.3f1软件，搭建20、40、60、80和100米高的若干个高楼模型，在20、40、60、80和100米高的位置预留一个传送点，

在两幢40米高的楼中间搭建一个独木桥，

在两幢80米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，

在两幢100米高的楼中间搭建一个玻璃栈桥，

用一个圆柱碰撞体来当作测试者，测试中通过控制圆柱体的移动作为测试者的移动；

在圆柱碰撞体上加入重力，并在场景里加入风声，使场景贴近现实，增强沉浸感。

3.如权利要求1所述的基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，其特征是，所述测试场景选择模块，用于选择测试场景，被测试者佩戴眼动检测仪和脑波检测仪进入测试场景。

4.如权利要求1所述的基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，其特征是，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定，包括：

对脑电波采集α波和β波；

若采集到α波，则当前的状态为稳定的状态；

若采集到β波，则当前的状态为恐慌的状态；

当测试者经过栈道，若检测到α波的频率或幅度超过设定范围时，或检测到β波的频率或幅度超过设定范围时，则表示当前的状态为恐慌。

5.如权利要求1所述的基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，其特征是，测试场景选择模块：

第一个测试场景为20米高的楼；

第二个测试场景为40米高的楼，在两幢40米高的楼中间设有一个独木桥；

第三个测试场景为60米高的楼；

第四个测试场景为80米高的楼，在两幢80米高的楼中间设有一个玻璃栈桥；

第五个测试场景为100米高的楼，在两幢100米高的楼中间设有一个玻璃栈桥。

6.如权利要求1所述的基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，其特征是，所述恐高判断模块，若选择的是第二个测试场景，则测试者需要穿过独木桥；若选择的是第四个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第五个测试场景，则测试者需要穿过玻璃栈桥；若选择的是第一个或第三个测试场景，则测试者需要到楼边向下眺望。

7.基于虚拟现实和眼动脑波检测的恐高症测评系统，其特征是，包括：存储器、处理器和与处理器连接的眼动检测仪和脑波检测仪，所述存储器上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成以下步骤：

步骤(1)：设计测试场景；

步骤(2)：选择测试场景，被测试者佩戴眼动检测仪和脑波检测仪进入测试场景；

步骤(3)：通过眼动检测仪采集被测试者的实时眼动注视点轨迹；通过脑波检测仪采集被测试者的实时脑电波信号，对脑电波信号进行处理，并根据处理结果进行情绪判定；

步骤(4)：若眼动注视点在设定高度范围以下的时间长度小于设定时间阈值，或者情绪判定为恐慌情绪，则判定被测试者恐高，输出判定结果；

否则，判定被测试者不恐高，返回步骤(2)选择下一个测试场景，直至所有的测试场景均被选择，输出判定结果。