[发明专利]基于多模态交互测量多色种模拟航天环境下个体情绪与作业能力评价方法

权利要求书

1.基于多模态交互测量多色种模拟航天环境下个体情绪与作业能力评价方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、从飞行员人群中筛选符合航天飞行条件的受试者，并使受试者熟悉交互测量量表、模拟航天环境并进行训练，练习使用VR设备；

步骤二、各个正式受试者以坐姿佩戴头戴式显示器在D65光源环境下观看5min白屏以适应瞳孔反应，随后进行第一轮航天交互任务，采集交互测量量表数据，同时，fNIRS设备采集各个受试者在航天交互任务中指定额叶区的神经活动数据；

航天交互任务是指各受试者在指定航天环境下完成三个情绪测量量表和一个任务量表，情绪测量具体包括:焦虑测量量表、抑郁测量量表和正负性情绪量表，任务量表为文书测试；

指定环境是指21种3D随机出现在VR头戴显示屏中的色彩场景；

fNIRS设备包括均匀分布并覆盖全部额叶脑区的M个信号通道，每个信号通道都有1个发射光源和对应的1个采集探头；

fNIRS设备采集记录的数据包括：各受试者在各种色彩模拟航天环境中进行航天交互任务的氧合血红蛋白浓度；

步骤三、各受试者在D65光源环境下-15°头低位卧床若干小时，进行模拟航天环境下失重训练，再次进行新的一轮航天交互任务，fNIRS设备采集新一轮航天交互任务中指定额叶区的神经活动数据；

步骤四、针对每个受试者，将模拟航天环境下失重训练后采集的航天交互量表数据和神经活动数据与训练前的数据进行统计，提供分析的结果；

针对每个受试者，分别采集模拟航天环境下失重前后交互测量量表数据，具体包括三个情绪量表的平均得分，一个任务量表的正确率；通过平均得分和正确率的两个方差直观统计该受试者的状态；

同时，针对每个受试者，提取模拟航天环境下失重训练后fNIRS设备采集的脑区血氧变化率的平均值和方差特征；

对于平均值特征的计算具体是将数据的绝对值相加求和再取平均。设血氧变化量信号为s(i),i＝1,2,3...,N,采样数为N,均值特征μ_s和方差特征计算公式分别如下：

对于变化趋势特征的求解是对氧合血红蛋白数据拟合。氧合血红蛋白变化量在大脑活跃时一般呈现近似线性的变化趋势，若以时间t为自变量，以斜率k的绝对值为氧合血红蛋白变化趋势特征，氧合血红蛋白变化量ΔHbO₂＝y为因变量，对航天交互任务期间的t和y做线性拟合，为y的估计值，b为拟合后直线的截距，利用最小二乘法优化：

ΔHbO₂＝kt+b

对提取的脑血氧平均值、方差和变化趋势特征，分析大脑活跃程度。三个特征之间存在联系，但表征信号的不同信息，根据大脑活动的脑血氧数据的变化特点可知，若三个特征值都比较高，则可认为所测的区域脑活动变化明显；若三个特征值都比较低，则认为所测的区域没有发生明显的脑活动变化，若三个特征值其中某个高于其他测量数据，则认为仪器可能出现接触不良等问题，该数据无效。

步骤五、将所有符合条件的受试者样本通过分类器进行聚合。

步骤六、每个固定的时间，各受试者在D65光源环境下-15°头低位卧床若干小时，进行模拟航天环境下失重训练，返回步骤三采集数据进行分析，得到新的聚合样本。

步骤七、利用所有聚合样本中稳定的受试者数据，作为后续多模态多色种模拟航天环境下个体情绪与作业能力评价的依据。

2.如权利要求1所述的基于脑血流的模拟失重条件下工作记忆能力评价方法，其特征在于，所述的步骤二具体过程包括：

航天交互任务具体是在指定的环境下完成三个情绪测量量表和一个任务量表，情绪测量具体包括:焦虑测量量表、抑郁测量量表和正性负性情绪量表，任务量表为文书测试；

1)、要求VR眼镜中出现焦虑量表的21个项目和分值选项，受试者使用与VR眼镜配对的手柄选中对应分值，点击手柄按钮。完成后进入下一量表；

2)、要求VR眼镜中出现抑郁量表的21个项目和分值选项，受试者使用与VR眼镜配对的手柄选中对应分值，点击手柄按钮。完成后进入下一量表；

3)、要求VR眼镜中出现焦虑量表的20个项目和分值选项，受试者使用与VR眼镜配对的手柄选中对应分值，点击手柄按钮。完成后进入下一量表；

4)、要求VR眼镜中出现任务量表的200个项目，若同时出现的内容一致，受试者点击手柄上方按钮；若同时出现的内容不一致，受试者点击手柄下方按钮；

指定环境是指21种随机出现在VR头戴显示屏中的3D色彩场景；

fNIRS设备包括均匀布置并覆盖全部额叶脑区的M个信号通道，每个信号通道都有1个发射光源和对应的1个采集探头；

fNIRS设备采集记录的数据包括：各受试者在各种色彩模拟航天环境中进行航天交互任务时脑区氧合血红蛋白的浓度。