基于VR技术的运动员抗压抗干扰心理训练系统的设计与研究

来源 :第十二届全国体育科学大会论文摘要汇编——墙报交流(体育工程分会) | 被引量 : 0次 | 上传用户:hnkfxwj
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研究目的:随着虚拟现实技术的产生,在各种领域掀起了"VR+"的热潮,这种新型的融合形式,依托于VR技术的沉浸性、交互性、想象性三大特点,开发出更多元化的应用和潜力。在运动心理学方面,运动员抗压抗干扰能力的失衡容易引发焦虑情绪进而导致比赛过程中"Chocking"现象的出现,因此提升运动表现需要运动员提升应对焦虑情绪的能力,VR可以克服以往心理技能训练方法的不足,通过提供数值模拟和身临其境的交互式环境,给运动员、教练员带来了更为真切的压力体验、即时的心理反馈以及实时的心理技能训练。本文顺应心理科学创新技术的要求,在虚拟现实(VR)中模拟一般压力情境、干扰情境,通过与传统心理技能训练方法及多通道数据心理量化评估分析技术等融合,实现运动员在虚拟现实场景中进行心理训练,帮助运动员提高一般压力应对能力及抗干扰能力进而提升应对焦虑情绪的能力。研究方法:通过查阅文献和市场调研,了解虚拟现实技术在各领域的应用特点,了解传统心理技能训练的特点,了解虚拟现实技术在心理训练方面的常见问题来完备系统设计理念。系统框架设计是运用内容制作软件、程序语言以及虚拟现实引擎三大类软件开发虚拟现实场景。该系统开发主要使用3Ds Max三维建模软件、C#程序语言以及Unity3D虚拟现实引擎,在硬件方面主要使用VR头显、心率带、皮阻手环和动作捕捉惯性传感器进行多通道式穿戴设备数据采集和人机交互。功能模块构成是通过该系统将焦虑情绪应对心理训练转化为一个多干扰源、两个高压力的场景模拟训练。在不同场景的训练过程中,秉承"由浅入深,先易后难"的训练原则,科学有效地规划训练资源,因此将系统设计为轻松模式(无压力源和干扰源的场景)和训练模式(高压力和多干扰源的场景)。其中"高干扰雪谷探险场景"利用双重任务法在运动员维持在雪道上向前滑行的主任务基础上设置六种不同干扰程度的副任务场景(大树倒地、鸟群袭击、兽群兰路、Flanker任务、限制肢体、错误路标),再通过设置暴雪雷电、滚落巨石等多环境干扰源营造高干扰的场景体验;"恐怖压力恶魔场景"利用虚拟恶魔形象提供恐怖压力源营造高压力的场景体验;"奖惩压力射击场景"利用虚拟勋章奖励以及噪音惩罚(强度为110分贝的白噪音)作为奖惩压力源设置射击任务关卡营造高压力的场景体验。"高干扰雪谷探险场景"中副任务干扰程度测试通过预实验随机选取16名受试者进行轻松模式(只含有主任务)和训练模式(含有6种副任务且每种副任务重复出现3次)场景任务体验,体验过程中采集受试者不同模式下的心率数据,所有场景体验结束后立即填写《虚拟现实场景的体验评定》调查问卷。研究结果:场景内容设计的预实验得到有效问卷16份,通过信效度分析表明,问卷的14个问题具有较高的内在一致性(Cronbach's α为0.794)。选取心率反应差值指标进行统计分析得出训练模式中副任务鸟群袭击较轻松模式具有最高的心率反应差值(8.84+3.69),兽群拦路的心率反应差值最小(7.01+2.01)。经过开发准备、资源3D化实现、虚拟现实系统的搭建与设备的调试后系统开发实现完成,"高干扰雪谷探险场景"交互方式为运动员下肢佩戴惯性动作传感器通过蹲起动作姿态获取雪道滑行加速度,屈膝角度与获取的加速度呈正比,其余副任务场景由易到难多次随机设置在雪道上,交互设计运动员通过VR手柄进行操作;"恐怖压力恶魔场景"交互方式为运动员通过VR手柄定位交互在虚拟场景中实现手持机械砍刀的第一视角的未来战士形象,完成消灭飞扑小恶魔、爬行岩浆怪以及攻击大恶魔三个由易到难的场景任务;"奖惩压力射击场景"交互方式为运动员通过手柄定位交互在虚拟场景中实现手持手枪的第一视角的未来警官形象,完成拯救人质、拆除炸弹、消灭机器人三个由易到难的场景任务。研究结论:通过调查问卷分析得出本研究设计的虚拟现实场景是真实可靠的,可以被应用为模拟运动员心理训练中的高干扰高压力场景设定;通过心率反应差数据分析得出6种副任务的干扰程度排序,为设置高干扰系统场景任务难度等级设计提供了依据。所有的场景体验过程中运动员通过佩戴多通道式穿戴设备获取场景体验过程中运动员的皮肤电阻、心率值、眨眼率、训练时间等参数生成后台数据可视化报表,通过实时的心理量化参数监测评估,在系统内进行实时的注意练习、放松练习等心理调节训练。本研究设计为未来验证该系统的心理训练质量和效果提供了安全可控的虚拟环境,力图提供一套具有普适性和个性化并存的心理训练系统,具有良好的应用前景和研究价值。
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