虛擬實(shí)境與擴(kuò)增實(shí)境之比較-虛擬電梯于幽閉恐懼癥之課件

虛擬實(shí)境與擴(kuò)增實(shí)境之比較-

虛擬電梯於幽閉恐懼癥之應(yīng)用國(guó)立中央大學(xué)資訊工程學(xué)系碩士論文研究生：余承芳指導(dǎo)教授：葉士青

中華民國(guó)101年6月虛擬實(shí)境與擴(kuò)增實(shí)境之比較-

虛擬電梯於幽閉恐懼癥之應(yīng)用國(guó)摘要近年來(lái)虛擬實(shí)境在復(fù)健醫(yī)療上的應(yīng)用正快速發(fā)展中，它是復(fù)健治療一個(gè)重要輔助工具。在物理復(fù)健方面，結(jié)合虛擬實(shí)境電腦軟體技術(shù)並搭配適當(dāng)?shù)妮o助器材，患者可藉由操作遊戲，重新訓(xùn)練自己的多項(xiàng)身體功能，諸如手部抓取放鬆動(dòng)作、心肺功能復(fù)健訓(xùn)練、肢體認(rèn)知協(xié)調(diào)性等等。在精神治療方面，在1995年發(fā)現(xiàn)虛擬實(shí)境能引發(fā)懼高癥患者的恐慌及焦慮心理後，經(jīng)過(guò)反覆的實(shí)驗(yàn)及許多學(xué)者更深入的研究，醫(yī)療界現(xiàn)已承認(rèn)虛擬實(shí)境在懼高癥上的治療效果。摘要近年來(lái)虛擬實(shí)境在復(fù)健醫(yī)療上的應(yīng)用正快速發(fā)展中，它是復(fù)健治本研究針對(duì)幽閉恐懼癥的患者，創(chuàng)建了一封閉式的虛擬電梯環(huán)境，加入各種可能遭遇到之危險(xiǎn)情境，製造沉浸式的環(huán)場(chǎng)效果，以測(cè)試能否引發(fā)受測(cè)者恐慌之心理，達(dá)到觸發(fā)焦慮的目的。除了虛擬實(shí)境，本實(shí)驗(yàn)為求受測(cè)者能感覺更加真實(shí)，加入一組採(cǎi)用擴(kuò)增實(shí)境技術(shù)，比較兩者之間的不同。為求精確，除設(shè)計(jì)三套問(wèn)卷(焦慮評(píng)估、臨場(chǎng)感與知悉性、科技接受度)知悉受測(cè)者反應(yīng)外，更測(cè)量HRV心跳變異率之生理資料，分析受測(cè)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中之生理反應(yīng)，檢測(cè)其緊張程度。【關(guān)鍵字】：虛擬實(shí)境，擴(kuò)增實(shí)境，幽閉恐懼癥，頭盔顯示器本研究針對(duì)幽閉恐懼癥的患者，創(chuàng)建了一封閉式的虛擬電梯環(huán)境，加1-1背景介紹

1-1-1幽閉恐懼癥常見癥狀一項(xiàng)研究指出世界上約有5%至7%左右的人口被數(shù)種幽閉恐懼癥所苦，但卻只有非常少數(shù)的人願(yuàn)意接受治療[4]。幽閉恐懼癥有兩個(gè)非常典型且關(guān)鍵的癥狀：對(duì)拘禁的空間感到恐懼以及懼怕受到壓迫或窒息[5，6]。典型幽閉恐懼癥的患者通常至少會(huì)對(duì)下列所述的封閉環(huán)境其中之一感到恐懼：狹小的房間。上鎖的房間。車內(nèi)。隧道內(nèi)。地下室或地窖。電梯內(nèi)。更甚者，由於對(duì)受拘束的恐懼感，會(huì)令幽閉恐懼癥患者害怕一些稀鬆平常的事[7]，如固定坐理髮店的椅子上、或在大排長(zhǎng)龍的隊(duì)伍中等候等等。在心理上，幽閉恐懼癥的患者並不一定是害怕封閉的場(chǎng)景本身，而是害怕在這場(chǎng)景中，可能會(huì)發(fā)生什麼樣的事件。1-1背景介紹

1-1-1幽閉恐懼癥常見癥狀一項(xiàng)研1-2幽閉恐懼癥相關(guān)治療

1-2-1認(rèn)知治療法

1-2-2活體暴露療法

1-2-3內(nèi)感暴露療法

1-2-4其餘傳統(tǒng)療法1-2幽閉恐懼癥相關(guān)治療1-2-1認(rèn)知治療法

1-3數(shù)位科技的進(jìn)步

1-3-1虛擬實(shí)境定義及其優(yōu)點(diǎn)虛擬實(shí)境（VirtualReality）簡(jiǎn)稱為VR技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，源於IvanE.Sutherland(1965)所提出的「TheUltimateDisplay」觀點(diǎn)[21]，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，透過(guò)電腦及相關(guān)設(shè)備創(chuàng)造、模擬出一個(gè)真實(shí)存在的世界；此環(huán)境並具有能與使用者互動(dòng)的特性，使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以即時(shí)運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有三個(gè)基本特徵：沉浸─交互─構(gòu)想（immersion─interaction─imagination）1-3數(shù)位科技的進(jìn)步

1-3-1虛擬實(shí)境定義

1-3-2實(shí)驗(yàn)所採(cǎi)用之相關(guān)技術(shù)本次實(shí)驗(yàn)所採(cǎi)用的重要相關(guān)技術(shù)及設(shè)備有以下幾項(xiàng)：

3D虛擬實(shí)境擴(kuò)增實(shí)境

Z8003D頭盔顯示器

MSIMyECGE3-80FirstProfessional-GradePortableElectrocardiogram1-3-2實(shí)驗(yàn)所採(cǎi)用之相關(guān)技術(shù)本次實(shí)驗(yàn)所採(cǎi)用的重要相

1-4研究目的本研究的目的有二：一:比較虛擬與擴(kuò)增實(shí)境中，能不能同樣達(dá)到引發(fā)患者焦慮的結(jié)果？並進(jìn)一步比較兩者間之不同二:探討調(diào)換實(shí)驗(yàn)之順序，會(huì)不會(huì)對(duì)使用者造成影響？1-4研究目的本研究的目的有二：AR技術(shù)互動(dòng)式技術(shù)VR技術(shù)沉浸式技術(shù)虛擬實(shí)境暴露療法焦慮情況存在感問(wèn)卷焦慮感等級(jí)科技接受度心律變異性分析確認(rèn)焦慮等級(jí)比較AR和VR開發(fā)醫(yī)療治療AR技術(shù)VR技術(shù)虛擬實(shí)境暴露療法焦慮情況存在感問(wèn)卷第二章文獻(xiàn)探討

2-1恐懼癥在虛擬實(shí)境上之研究現(xiàn)在對(duì)於多種恐懼癥的研究，已有許多研究人員將實(shí)驗(yàn)改為在虛擬實(shí)境(VirtualReality)中執(zhí)行[22，23]。虛擬實(shí)境提供一個(gè)較安全、較不感到難堪的環(huán)境，且比起在現(xiàn)實(shí)世界中重建一個(gè)實(shí)際的類似環(huán)境，不會(huì)耗費(fèi)太多的資源。另外，藉由虛擬實(shí)境技術(shù)，我們也可以建造出一個(gè)在現(xiàn)實(shí)生活中很難找到的場(chǎng)景，而且比想像療法來(lái)的更有真實(shí)性。目前在許多研究實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)證實(shí)虛擬實(shí)境在數(shù)種恐懼癥的治療上是一個(gè)相當(dāng)有用的工具，例如懼高癥、蜘蛛恐懼癥[24]、對(duì)飛行的恐懼、幽閉恐懼癥及懼曠癥等等。第二章文獻(xiàn)探討

2-1恐懼癥在虛擬實(shí)境上之研究

2-2虛擬實(shí)境的應(yīng)用從1995年開始，發(fā)現(xiàn)在虛擬實(shí)境中同樣可以引發(fā)患者對(duì)高度的恐懼與焦慮感(Foa&Kozak,1986)[25]，因此懼高癥的治療之研究大部分已採(cǎi)用虛擬實(shí)境暴露療法(VirtualRealityExposureTherapy,VRET)[26]患者與治療師不需診察室，不需擔(dān)心在公眾場(chǎng)合做活體暴露療法(VIVO)時(shí)，接受到大眾異樣眼光的不適。虛擬實(shí)境技術(shù)也可提供治療師與患者平時(shí)無(wú)法使用的環(huán)境，例如：飛機(jī)、一座摩天大樓等等。2-2虛擬實(shí)境的應(yīng)用從1995年開始，發(fā)現(xiàn)在虛擬實(shí)虛擬實(shí)境與擴(kuò)增實(shí)境之比較-虛擬電梯于幽閉恐懼癥之課件

2-3擴(kuò)增實(shí)境的應(yīng)用擴(kuò)增實(shí)境的相關(guān)應(yīng)用相當(dāng)多元，例如在工業(yè)上能夠幫助技師修理汽車，或是讓使用者得到更特殊、有趣的遊戲經(jīng)驗(yàn)例如美國(guó)的棒球卡公司Topps推出的Topps3DLive卡/2009/03/09/topps-launches-3d-live-baseball-cards-video-cards-on-deck//2-3擴(kuò)增實(shí)境的應(yīng)用擴(kuò)增實(shí)境的相關(guān)應(yīng)用相當(dāng)多元，例如在在2009年reddotdesign概念獎(jiǎng)得主所展出的作品，就是以擴(kuò)增實(shí)境為應(yīng)用的產(chǎn)品：「LookingGlass」。這套系統(tǒng)可用於手持裝置上，並能將攝影機(jī)鏡頭／觸控螢?zāi)唬疓PS／3G網(wǎng)路巧妙地結(jié)為一體。透過(guò)GPS定位及網(wǎng)路，它能提供使用者鏡頭所拍攝到的建築物的各項(xiàng)資訊，包括地址、發(fā)展歷史、甚至建築結(jié)構(gòu)圖，如圖5。在2009年reddotdesign概念第三章研究方法3-1模擬情境：為了配合一般人的生活經(jīng)驗(yàn)，選擇臨床上懼曠癥可能發(fā)生的生活情境：封閉式電梯。搭配燈光及其他虛擬環(huán)境中之視覺、聽覺刺激，以期能激發(fā)受試者之焦慮感受。3-2系統(tǒng)架構(gòu)：3D虛擬場(chǎng)景是以遊戲引擎Unity3D進(jìn)行開發(fā)，使用Z8003DVisor頭盔型顯示器(HMD)做為輸出，並搭配其內(nèi)嵌的姿態(tài)辨識(shí)器，提供受試者360度全域視覺效果。擴(kuò)增實(shí)境部分，使用LogitechHDProC910WebCamera。另外MSIMyECGE3-80First

Professional-GradeProtableElectrocardiogram量測(cè)受試者在接受實(shí)驗(yàn)刺激當(dāng)下的心跳變異率第三章研究方法3-1模擬情境：為了配合一般人的生活虛擬實(shí)境與擴(kuò)增實(shí)境之比較-虛擬電梯于幽閉恐懼癥之課件3-5刺激度設(shè)計(jì)為了調(diào)整虛擬環(huán)境的刺激程度以循序漸進(jìn)的刺激受試者，將虛擬環(huán)境設(shè)計(jì)了以下劇本以供調(diào)整：●電梯開關(guān)門●燈光明亮程度●警報(bào)音●火焰及濃煙●尖叫聲3-5刺激度設(shè)計(jì)為了調(diào)整虛擬環(huán)境的刺激程度以循序漸進(jìn)的刺3-6實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)方法建立使用者檔案配戴HRV生理資訊量測(cè)儀器蒐集HRV數(shù)據(jù)(一小時(shí))沉浸入VR/AR環(huán)境中HRV數(shù)據(jù)分析填寫問(wèn)卷3-6實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)方法建立使用者檔案3-6-2實(shí)驗(yàn)大綱及目的徵求18至35歲30位志願(yuàn)受試者，並將之分為兩組：V組與A組。V組的受測(cè)者將先做虛擬實(shí)境，再做擴(kuò)增實(shí)境；而A組受測(cè)者剛好相反。探討在虛擬實(shí)境與擴(kuò)增實(shí)境系統(tǒng)中，是否同樣能引發(fā)人對(duì)於幽閉空間之恐懼感，並比較兩者之間的差異性，及掉換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)順序?qū)κ軠y(cè)者造成的影響。將採(cǎi)用HRV生理回饋資訊做為分析使用者生理上狀態(tài)的客觀資料，並使用問(wèn)卷調(diào)查使用者感受性。3-6-2實(shí)驗(yàn)大綱及目的徵求18至35歲30位3-7-1HRV心跳變異率生理資訊3-7-2焦慮程度評(píng)估:分成虛擬與擴(kuò)增實(shí)境兩個(gè)分不同問(wèn)卷3-7-3科技接受度問(wèn)卷:個(gè)人對(duì)於資訊科技接受的程度，包括四個(gè)範(fàn)疇：臨場(chǎng)感與知悉性(Awareness&Presence)、有用性

(Usefulness)、易用性(EaseofUse)、娛樂(lè)性(Playfulness)3-7資料擷取與分析3-7-1HRV心跳變異率生理資訊3-7資料擷取與在受測(cè)者第一次進(jìn)入虛擬或擴(kuò)增環(huán)境時(shí)，A組中的受測(cè)者在實(shí)驗(yàn)感受性上明顯強(qiáng)於V組。但在比較兩組實(shí)驗(yàn)時(shí)的生理資訊發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很有趣的現(xiàn)象。V組受測(cè)者先做VR實(shí)驗(yàn)，所得出的各項(xiàng)生理資訊均不能顯示受測(cè)者有焦慮心理；然而在A組受測(cè)者中，先做過(guò)AR實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行VR實(shí)驗(yàn)，所得出的結(jié)果竟有改善的趨勢(shì)第四章討論在受測(cè)者第一次進(jìn)入虛擬或擴(kuò)增環(huán)境時(shí)，A組中的受測(cè)者在實(shí)驗(yàn)感總結(jié)所得資料，在HRV生理資訊回饋系統(tǒng)的測(cè)量下，我們觀測(cè)到刺激事件在虛擬實(shí)境與擴(kuò)增實(shí)境中均能造成受測(cè)者生理上出現(xiàn)緊張之反應(yīng)，虛擬實(shí)境中生理雖有變化，但反應(yīng)顯得較為平淡。經(jīng)過(guò)討論分析，我們認(rèn)為除了受測(cè)者並非幽閉恐懼癥之患者外，本實(shí)驗(yàn)在臨場(chǎng)感方面亦有不足。我們相信，虛擬實(shí)境應(yīng)可產(chǎn)生和擴(kuò)增實(shí)境相同的效果，只要加強(qiáng)顯示輸出設(shè)備增進(jìn)臨場(chǎng)感，應(yīng)同樣能引發(fā)人之焦慮情緒。然而在對(duì)幽閉恐懼癥的臨床治療上，擴(kuò)增實(shí)境的應(yīng)用有限。原因是除非特別搭建一現(xiàn)實(shí)存在的專屬環(huán)境，否則患者仍然必須出入公眾之特定場(chǎng)景，這對(duì)需要隱蔽性的患者而言容易產(chǎn)生排斥心理，很可能在復(fù)健的過(guò)程中放棄。第五章結(jié)論總結(jié)所得資料，在HRV生理資訊回饋系統(tǒng)的測(cè)量下，我們觀另外，在比較兩組因?qū)嶒?yàn)順序之不同，我們發(fā)現(xiàn)了受測(cè)者在經(jīng)過(guò)擴(kuò)增實(shí)境的訓(xùn)練後，在虛擬實(shí)境中的感受性提高了，在生理上的反應(yīng)較為明顯，在焦慮問(wèn)卷的回答上也顯得較為焦慮，並與另一組呈現(xiàn)顯著差異。這個(gè)發(fā)現(xiàn)令我們對(duì)虛擬實(shí)境的未來(lái)發(fā)展提出一個(gè)新的視野：未來(lái)也許能夠開發(fā)一擴(kuò)增實(shí)境與虛擬實(shí)境結(jié)合之技術(shù)，融合兩種虛擬技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，藉由在擴(kuò)增實(shí)境中訓(xùn)練使用者，再將使用者導(dǎo)入虛擬實(shí)境中，藉此提高使用者的各項(xiàng)感受性，達(dá)至更優(yōu)良的效果。另外，在比較兩組因?qū)嶒?yàn)順序之不同，我們發(fā)現(xiàn)了受測(cè)者在經(jīng)過(guò)擴(kuò)增在科技接受度上，依照受測(cè)者問(wèn)卷的回饋，本實(shí)驗(yàn)在遊戲場(chǎng)景的設(shè)計(jì)上，視覺、聽覺效果優(yōu)良，搭配虛擬事件的效果不錯(cuò)，但希望