在心理实验室中,接触式生理传感器虽然在数据精度上具有优势,但电极或传感器的物理接触本身就可能成为测量的干扰因素。被试者得知自己身上贴满了电极时,往往会产生不同程度的紧张和焦虑——这种“测量行为本身改变被测量对象”的现象,在心理学研究中被称为“反应性效应”。在心理实验室的情绪研究中,这一效应尤为致命:研究人员想要测量的是被试者在自然状态下的情绪反应,但电极佩戴过程本身就已经改变了被试者的情绪状态。
人因实验室同样面临类似的困境。在驾驶模拟或飞行模拟研究中,被试者佩戴传感器时的不适感可能影响其操作表现。在人因实验室的可用性测试中,被试者如果因为佩戴传感器而感到不适,其对产品的使用体验和评价就可能产生偏差。传统多导生理记录仪的接触式测量方式,在心理实验室和人因实验室中始终是一个难以回避的干扰因素。
擎烽启航自主研发的非接触式生理心理检测系统(rPPG)为这一困境提供了根本性的解决方案。rPPG(Remote Photoplethysmography)技术利用摄像头捕捉人体面部或皮肤表面的微弱颜色变化——每一次心跳都伴随着血液在血管中的搏动,这种搏动会引起皮肤表面微血管中血液体积的周期性变化,进而导致皮肤反射光线的强度产生极其微弱的周期性波动。通过高灵敏度的信号处理算法,系统可以从视频图像序列中提取出这些周期性变化信号,从而还原出心率、心率变异性等关键生理指标。
擎烽启航的rPPG技术准确率可达95%以上。更高的准确率得益于公司自主研发的基于3D卷积神经网络(3D CNN)的rPPG信号提取方法,该方法已申请国家发明专利。与传统rPPG算法相比,3D CNN能够同时捕捉视频图像中的空间信息和时间信息,有效抑制了头部微小运动和环境光线变化带来的干扰噪声,使得在自然条件下的远距离生理测量成为可能。
在心理实验室的应用场景中,rPPG技术的价值尤为突出。被试者坐在摄像头前,无需佩戴任何电极,甚至可能不知道自己正在被测量。采集到的数据真正反映了其在自然状态下的心理生理特征。对于研究焦虑、压力、恐惧等负面情绪的心理实验室而言,这种“无感测量”的能力极大地提升了研究的内部效度。在心理实验室的儿童研究中,rPPG技术更是具有不可替代的价值——儿童往往难以接受电极粘贴,而非接触式测量让儿童研究变得可行且舒适。
在人因实验室的应用场景中,rPPG技术同样展现出独特的应用潜力。驾驶模拟、飞行模拟、作战指挥模拟等人因实验往往涉及复杂的任务操作,被试者佩戴接触式传感器时可能产生不适或束缚感。擎烽启航的rPPG技术通过在模拟环境中部署普通摄像头,即可在完全不干扰被试者操作的前提下完成生理数据采集。在人因实验室的长时程疲劳研究中,rPPG技术可以连续数小时监测被试者的心率变异性变化,无需担心电极脱落或皮肤过敏等问题,大大提升了长时程研究的可行性和数据完整性。
当心理实验室不再需要电极,当人因实验室不再需要线缆,生理心理检测才真正进入了“无感测量”的新时代。擎烽启航的rPPG技术,正在将心理实验室和人因实验室从“接触式测量”的束缚中解放出来,为科研人员提供了一扇通往真实心理状态的“无干扰窗口”。
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