基于生理信号的身体控制游戏玩家疲劳状态模型研究

基于生理信号的身体控制游戏玩家疲劳状态模型研究

论文摘要

身体控制游戏是一种利用玩家运动和动作来设计交互的新电脑游戏。由于身体控制游戏与以往电脑游戏有很大不同,因此在市场上取得了极大成功。最近几年,身体控制游戏得到广泛的研究,玩家的不同动作被用来设计游戏的交互。由于身体控制游戏的物理特性,玩这些游戏会影响玩家的生理信号,并且在身体控制游戏中使用这些生理上下文是有希望的。本研究主要通过两个实验,从不同角度来研究玩家在玩身体控制游戏时的生理状态。实验一通过获取12名健康参测人员(平均年龄:26.6,标准差:1.62)玩身体控制游戏时的心率、心率变异性数据。然后运用单因素方差分析得出不同状态(休息、适度运动和疲劳)下心率和一些心率变异性频域指标变化显著(p<0.05),在此基础上构建基于Fisher线性分类方法的玩家生理状态判别模型,并采用自身验证和交互验证两种验证方法对判别模型进行了评价,两种方法的平均判别正确率均大于75%。实验二获取11名健康参测人员玩身体控制游戏时的心率,血氧饱和度,皮肤导电性,皮肤温度数据。基于实验的结果,本文提出一个线性判别模型来预测玩家的疲劳状态。本文的模型可以达到78.90%精度来区分非疲劳状态和82.76%精度来区分疲劳状态。这个模型可以被用来在生理反馈系统中连续的预测玩家的疲劳状态,从而改进身体控制游戏的交互设计。实验结果表明:在身体控制游戏中生理信号可以被用来客观反映玩家的状态;生理信号对玩家状态的评估与主观报告是一致的;生理信号可以被用来对在玩身体控制游戏中的玩家的生理状态建模。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 研究目的
  • 1.3 研究内容
  • 1.4 各阶段实施方案
  • 1.5 组织架构
  • 第2章 生理信号及测量
  • 2.1 皮肤导电性
  • 2.1.1 生理学方面
  • 2.1.2 设备和用法
  • 2.2 心血管系统
  • 2.2.1 血压
  • 2.2.2 血容量和脉冲量
  • 2.2.3 心率
  • 2.2.4 心率变异性
  • 2.2.5 心电图
  • 2.3 呼吸系统
  • 2.4 肌电图
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 基于生理信号的相关研究
  • 3.1 基于生理信号的人机交互研究
  • 3.2 自适应技术
  • 3.3 情感计算
  • 3.3.1 生理信号作为输入源
  • 3.3.2 可穿戴设备
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 基于心率和心率变异性的身体控制游戏疲劳状态研究
  • 4.1 生理数据获取
  • 4.1.1 实验设计
  • 4.1.2 实验人员
  • 4.1.3 实验设备
  • 4.1.4 测量和处理
  • 4.1.5 实验过程
  • 4.1.6 数据和讨论
  • 4.2 生理状态判别模型
  • 4.2.1 构建
  • 4.2.2 评价
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 基于心率,血氧饱和度,皮肤导电性,皮肤温度的身体控制游戏疲劳状态研究
  • 5.1 假设
  • 5.2 实验人员
  • 5.3 实验设备
  • 5.4 实验过程
  • 5.5 实验数据分析
  • 5.6 实验结果和讨论
  • 5.7 本章小结
  • 第6章 在线身体控制游戏疲劳识别系统设计与实现
  • 6.1 需求分析
  • 6.2 设计原则
  • 6.3 系统功能设计
  • 6.4 系统实现
  • 6.5 系统应用
  • 6.6 本章小结
  • 第7章 论文总结与展望
  • 7.1 主要完成的工作
  • 7.2 本文创新点
  • 7.3 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间主要的研究成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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