基于脑功能网络的虚拟现实晕动症检测OA
Virtual reality motion sickness detection based on brain functional networks
基于对不同眩晕状态下的脑电信号(EEG)解码提出有效的检测方案,有助于研究虚拟现实晕动症的缓解方法.本文采用多元变分模态分解将EEG划分为 5 个频段,并根据晕动症量表结果将数据划分为不同眩晕状态组,利用PLV(锁相值)方法计算EEG频段内和频段间的功能连接以构建超邻接矩阵,并基于SVM(支持向量机)和CNN(卷积神经网络)等模型进行分类识别.研究结果显示,聚类系数、局部效率和加权节点度三种具有显著性差异的拓扑特征融合后,在检测眩晕和非眩晕,高眩晕和低眩晕两个任务中的最高平均分类准确率分别为91.70%和96.00%.此外,本文还将超邻接矩阵直接输入CNN模型,在两个任务中得到的平均分类准确率分别达到 93.40%和 98.50%.结果表明,本研究所提方法可用于虚拟现实晕动症的检测,并可为进一步研究晕动症对各脑区功能耦合的影响提供参考.
An effective detection scheme based on decoding electroencephalogram(EEG)signals under different sickness states can aid in the research of approaches to alleviate symptoms of Virtual Reality Motion Sickness(VRMS).This article uses Multivariate Variational Mode Decomposition(MVMD)to categorize EEG into five fre-quency bands and divides the data into different sickness groups based on motion sickness scale results.The Phase-Locking Value(PLV)method is used to calculate the functional connectivity within and between EEG frequency bands to construct super-adjacency matrices,and classification recognition is performed based on models such as Support Vector Machine(SVM)and Convolutional Neural Network(CNN).The research results show that,after the fusion of three topological features with significant differences including clustering coefficient,local efficiency,and weighted node degree,the highest average classification accuracies achieved in tasks of sickness vs.non-sick-ness,high sickness vs.low sickness are 91.70%and 96.00%,respectively.In addition,this article also directly in-puts the super-adjacency matrices into the CNN model,achieving average classification accuracies of 93.40%and 98.50%in the two tasks,respectively.These results indicate that the proposed method can be applied to the detec-tion of VRMS and provide reference for further research into the impact of motion sickness on functional coupling among various brain regions.
杨文清;化成城;殷利平;陶建龙;陈玥池;戴志安;刘佳
南京信息工程大学 自动化学院,南京,210044南京信息工程大学 自动化学院,南京,210044||南京信息工程大学 江苏省智能气象探测机器人工程研究中心,南京,210044||南京信息工程大学 大气环境与装备技术协同创新中心,南京,210044南京信息工程大学 自动化学院,南京,210044南京信息工程大学 自动化学院,南京,210044南京信息工程大学 自动化学院,南京,210044南京信息工程大学 自动化学院,南京,210044南京信息工程大学 自动化学院,南京,210044||南京信息工程大学 江苏省智能气象探测机器人工程研究中心,南京,210044||南京信息工程大学 大气环境与装备技术协同创新中心,南京,210044
医药卫生
虚拟现实晕动症脑电信号(EEG)多元变分模态分解脑功能连接网络拓扑特征
virtual reality motion sickness(VRMS)EEGmultivariate variational mode decomposition(MVMD)brain functional connectivitynetwork topological features
《南京信息工程大学学报》 2026 (1)
26-34,9
国家自然科学基金(62206130)江苏省自然科学基金(BK20200821)南京信息工程大学科研启动经费(2020r075)江苏高校教育信息化研究课题(2023JSETKT032)
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