[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

说明书

本发明公开了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，属于医疗技术领域。首先使各受试者熟悉交互测量量表、模拟航天环境；然后进行首轮任务，采集交互测量量表数据，fNIRS设备采集受试者在任务中指定额叶区的神经活动数据；各受试者在指定条件下进行失重训练，再次进行一轮任务，fNIRS设备采集新数据。通过前后两次数据对比分析得到受试者个体情绪和作业能力评价；将所有符合条件的样本通过分类器进行聚合；每隔固定的时间采集新的聚合样本；所有聚合样本中稳定的数据作为后续个体情绪与作业能力的评价指标。本发明融合多种感官并通过多种方式与设备进行交互完成测量，为人脑认知功能研究提供了精确的研究手段。

技术领域

本发明属于医疗技术领域，特别涉及一种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。

背景技术

多模态交互测量是指融合多种感官并通过如文字、语音、视觉、动作、环境等多种方式与机器进行交互进而完成测量。

航天医学研究的结果证明当宇航员暴露于失重环境中会发生许多生理反应，例如空间定向障碍，空间晕动症，心血管疾病，肌肉萎缩，骨质流失等。除此这些生理变化之外，宇航员还会产生比较明显的焦虑和抑郁情绪，甚至是心理障碍，一般表现为认知能力下降、主观疲劳、记忆力下降和睡眠障碍等。

模拟航空航天环境根据中国天宫二号空间实验室和已经公布的中国天宫空间站舱段内部环境搭建。该环境两侧的标准机柜和天花板覆盖有一种主要颜色，而扶手、井字架和地板则装饰有副色。使用3D的计算机渲染程序模拟了具有各种色彩四周环境的空间站舱段场景。对于一般的照明和装饰，生成的场景中的平均照度级别设置为400lx。选择了3D逼真的计算机渲染工具作为生成逼真的内部透视图的方法，并导入头戴式显示器(HMD)作为实验场景。

头戴式显示器使用Samsung Gear VR(SM-R322NZWAXAR)和Samsung Galaxy S7配置了VR环境。该HMD的每只眼睛的分辨率为1280×1440像素，刷新率为75Hz。视场为水平100°垂直100°。

近红外光学成像(fNIRS)采用近红外光谱方法记录不同脑区的血氧与血容量参数变化，从而获得脑功能图像。fNIRS系统的优点是灵活，较高分辨率，实时和非侵入性。尽管空间分辨率不如功能核磁共振成像(fMRI)和正电子发射断层成像(PET)等，但其特点是能在认知活动的自然情景下进行实时功能成像，并可与fMRI，PET或EEG等其他脑功能研究手段互不干扰地同时进行测量。

发明内容

为实现在模拟航天环境下，个体情绪和作业能力的评价，本发明利用交互测量量表数据和大脑激活程度两个指标反应个体情绪和作业能力的情况，具体是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。

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时氧合血红蛋白的浓度。