头戴式装置及其相关的仿真系统、仿真方法_2

文档序号:8430283阅读:来源:国知局
用者的额头右上方,用于感测右侧脑电波生理信号。
[0045]承上所述,头戴式装置11感测得出的脑电波生理信号包含:中心脑电波生理信号、左侧脑电波生理信号,以及,右侧脑电波生理信号。本发明可根据中心脑电波生理信号计算得出感觉运动节律(sensorimotor rhythm,简称为SMR)能量。
[0046]在一实施例中,感觉运动节律能量可定义/代表显示虚拟环境时的实时性动能参数。并且,本发明将情境仿真器转换虚拟环境的速度,设定为与感觉运动节律能量的高低呈现正相关。另一方面,利用左侧脑电波生理信号与右侧脑电波生理信号得出α、β、θ、δ波能量。其中,α、β、θ、δ波能量对应于显示虚拟环境时的实时性平衡参数。
[0047]在另一实施例中,利用左侧脑电波生理信号与右侧脑电波生理信号得出Y波能量。并且,将感测得出的感觉运动节律能量与Y波能量转换为兴趣程度参数。当兴趣程度参数被感测得出后,虚拟环境可进一步参考兴趣程度参数而判断使用者的喜好。并且,虚拟环境将根据兴趣程度参数而调整显示的画面。例如:先将感测得出的感觉运动节律能量与Y波能量转换为兴趣程度参数后,对兴趣程度参数进行辨识与判读。当兴趣程度参数代表使用者喜欢山林时,让使用者看到山林的显示画面;以及,当兴趣程度参数代表使用者喜欢海底世界时,让使用者看到海底世界的显示画面等。
[0048]在图3中,眼动波感测点包含:左侧眼动波感测点E2、右侧眼动波感测点E1。左侧眼动波感测点E2贴附于使用者的左眼左方约一厘米处,用于感测左侧眼动波生理信号。右侧眼动波感测点El贴附于使用者的右眼右方约一厘米处,用于感测右侧眼动波生理信号。其中,利用左侧眼动波生理信号与右侧眼动波生理信号取得差值后,将差值定义为差动眼动波生理信号。并且,将差动眼动波生理信号对应于显示虚拟环境时的实时性方向参数。其中,实时性方向参数用于决定情境仿真器转换虚拟环境的方向。
[0049]请参见图4,其为本发明的头戴式装置的俯视图。头戴式装置的每一个感测点可利用电极传导生理信号。电极的材料不需要被限定,举凡传导性材料都可搭配使用。根据感测生理信号所需的电极的个数,电极感测的做法可区分为:双极式(bipolar)电极或单极式(unipolar)电极。使用双极式电极时,将接地感测点G的电极贴附于使用者的头部的中心线前半部的位置,并与其余感测点形成电位差。使用单极式电极时,只需连接个别的感测点,即可撷取相对应的生理信号。以下,进一步搭配图5说明使用双极式电极的连接方式。
[0050]请参见图5,其为本发明的头戴式装置的感测点形成的相对电位与对应参数的示意图。此表格进一步整理对各感测点测量得出的相对电位,如何被用来作为虚拟环境的判断依据。
[0051]利用右侧眼动波感测点El与接地感测点G的电位差(El-G),作为第一频道CH1。并且,将第一频道CHl测量得出的生理信号定义为右侧眼动波生理信号。同理,利用左侧眼动波感测点E2与接地感测点G的电位差(E2-G),作为第二频道CH2。并且,将第二频道CH2测量得出的生理信号定义为左侧眼动波生理信号。此处,利用右侧眼动波生理信号与左侧眼动波生理信号取得两者的差值,将其定义为差动眼动波生理信号。
[0052]利用中心脑电波感测点Fz与接地感测点G的电位差(Fz-G),作为第三频道CH3。并且,利用第三频道CH3测量中心脑电波生理信号。中心脑电波生理信号可用于计算得出SMR能量。并且,以SMR能量对应于虚拟环境的实时性动能参数,相当于虚拟环境的速度。
[0053]利用左侧脑电波感测点Fpl与接地感测点G的电位差(Fpl-G),作为第四频道CH4。并且,利用第四频道CH4测量左侧脑电波生理信号。左侧脑电波生理信号可用于判断左脑的平衡状态。因此,将左侧脑电波生理信号对应于虚拟环境的实时性平衡参数,相当于虚拟环境的平衡感测功能。
[0054]利用右侧脑电波感测点Fp2与接地感测点G的电位差(Fp2_G),作为第五频道CH5。并且,利用第五频道CH5测量右侧脑电波生理信号。右侧脑电波生理信号可用于判断右脑的平衡状态。因此,将右侧脑电波生理信号对应于虚拟环境的实时性平衡参数,相当于虚拟环境的平衡感测功能。
[0055]此外,中心脑电波生理信号、左侧脑电波生理信号、右侧脑电波生理信号还可对应于兴趣程度参数。除了前述的脑电波感测点、眼动波感测点外,头戴式装置11还可包含更多感测点。例如:此处列出的感测点A1、A2,可通过参考电极测量其他类型的肌电信号。当然,各类型的肌电信号与对应的生理特征,也可被用来作为调整虚拟环境的参考。
[0056]请参见图6,其为本发明感测生理信号后,产生参数的示意图。此附图进一步说明图2的步骤S1、S3。
[0057]在前述流程中,步骤SI可进一步包含侦测各个生理信号的子步骤,例如:利用中心脑电波感测点与接地感测点(CH3)感测中心脑电波生理信号;利用左侧脑电波感测点与接地感测点(CH4)感测左侧脑电波生理信号;利用右侧脑电波感测点与接地感测点(CH5)感测右侧脑电波生理信号;利用左侧眼动波感测点与接地感测点(CH2)感测左侧眼动波生理信号;以及,利用右侧眼动波感测点与接地感测点(CHl)感测右侧眼动波生理信号等。
[0058]此外,步骤S3可进一步包含以下步骤:在接收生理信号后,对生理信号进行放大(步骤S31);对放大后的生理信号去除、过滤噪声(步骤S22)与滤波处理(步骤S35)。
[0059]针对不同类型的生理信号,步骤S35可搭配使用不同类型的滤波器。例如:对右侧眼动波生理信号与左侧眼动波生理信号,使用频率为l-5Hz的第一 IIR带通滤波器13a ;对中心脑电波生理信号,使用频率为12-15HZ的第二 IIR带通滤波器13b ;以及,对右侧脑电波生理信号与左侧脑电波生理信号,使用第三IIR带通滤波器13c滤得α、β、θ、δ、Y波。
[0060]之后,将滤波后的生理信号由模拟格式转换成数字格式(步骤S37);以及,分析数字格式的生理信号,进而产生参数(步骤S39)。
[0061]请参见图7,其是根据SMR能量状态开启触发器的流程图。首先判断SMR能量是否低于能量下限门槛(步骤S71)。若步骤S71的判断结果为否定,代表触发器17并不需要启动,因此流程结束。若步骤S71的判断结果为肯定,则开启触发器17,由触发器17产生触发信号(舒曼共振波)(步骤S73)。其后,再测量生理信号时,即可发现SMR能量提升(步骤S75)。此外,判断SMR能量是否高于能量上限门槛(步骤S77)。若步骤S77的判断结果为肯定,便关闭触发器17(步骤S79)。反之,若步骤S77的判断结果为否定,则持续开启触发器17(步骤S73)。关于触发器17开启对于SMR能量的影响,可进一步参看图8Α、图8Β、图9、图10的说明。
[0062]请参见图8Α,其是SMR能量处于一般状态的示意图。此附图代表使用者在一般情况下使用时的SMR能量参数的改变。当SMR能量参数在此区间时,使用者感觉自己在虚拟环境的移动速度大致稳定,并不会过快或过慢。
[0063]请参见图SB,其是SMR能量搭配触发器使用的示意图。当使用者的注意力较不集中或较弱时,根据生理信号转换得出的SMR能量参数的数值也较低。图SB假设在第一时点tl以前,根据生理信号转换得出的SMR能量参数始终低于能量下限门槛。此时,使用者感觉自己在虚拟环境的移动速度非常缓慢,甚至可能产生停滞现象。
[0064]此处假设触发器17在第一时点tl产生触发信号。根据本发明的实施例,触发器17为舒曼共振波产生器,且触发信号为频率介于12-15HZ之间。例如:触发信号为舒曼共振波(14Hz)。舒曼共振波的产生,对使用者产生回馈共振的效果。进一步的,对使用者感测得出的生理信号也因应此回馈共振而产生变化。据此,转换得出的SMR能量将于第一时点tl开始提升。此时,使用者感觉自己在虚拟环境的移动速度大幅提升,形成类似踩油门加速的现象。
[0065]当SMR能量高于能量上限门槛时,触发器17可于第二时点t2停止产生触发信号。触发器17在第二时点t2刚停止产生触发信号时,使用者的SMR能量仍可维持一段高于能量上限门槛的期间。
[0066]之后,SMR能量在第三时点t3开始降低。此处假设在第三时点t3之后的SMR能量均维持在能量上限门槛与能量下限门槛间。因此,触发器17便不需要再度启动。由此可见,触发器17的使用,可以达到提升脑电波的实时SMR能量的效
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