常规生理特征直观分析

为了验证常规生理特征如BVP，SC，RR的变化规律，本节对实车实验过程采集的30名被试的生理信号进行统计分析。按照第3.2.4节的定义，将驾驶愤怒强度按照被试自我报告中的等级划分为四个类别：正常驾驶（愤怒等级为0）、低等愤怒驾驶（愤怒等级为1或2）、中等愤怒驾驶（愤怒等级为3或4）与高等愤怒驾驶（愤怒等级为5及以上）。那么这四种强度的驾驶愤怒样本数分别为704，420，310与156；后续章节均以此样本展开统计分析。实验过程中，各项指标采集频率为256 Hz；为了便于数据分析，本书将采样频率降为8 Hz。选取5号被试一段530 s（8.84 min）的实验数据对其各项生理指标的变化特性进行分析。在此时间段内，该被试经历了四种愤怒强度的变化（见图4-1）。其中，深色竖线表示驾驶人自我报告中某愤怒等级的时刻，考虑到情绪的多变性，将该时刻前后10 s共计20 s内的生理信号数据作为统计分析的对象。

图4-1　被试5四种愤怒强度下的生理信号变化特性(www.xing528.com)

从图4-1可看出，血流量脉冲（BVP）均值随着愤怒强度的增大而增大。在正常驾驶状态下即无愤怒状态下，BVP信号较为平稳，且其均值也较小；而低愤怒强度下的BVP信号在愤怒情绪出现前后波动较大；中等愤怒强度下的BVP信号均值较低等愤怒强度下大；高等愤怒强度下，BVP均值明显较前三种愤怒强度状态下大，且信号维持在高幅值状态的时间也明显较前三种愤怒强度状态下长。

对于呼吸率（RR），在统计时间段内的绝大部分时间窗内都较为平稳，波动较小，而且低等愤怒强度与无愤怒强度下的RR均值差别较小；然而在中等愤怒强度刺激（3 800/8 s附近）之前，明显有一段小幅度的抑制呼吸节奏，通过回放该时刻的视频，发现此时正有四辆对向自行车占道行驶，且朝着被试快速驶来，被试可能害怕与其刮擦或相撞而小幅度地屏住呼吸。因此，RR不适合准确描述快速变化的愤怒情绪。

对于皮肤电导率（SC），当被试产生愤怒情绪时，其均值都有一定程度的增大；但是该指标的变化不稳定，且有一定的延迟性。例如，当在2 200/8 s左右受到低强度愤怒刺激时，SC信号在2 450/8 s左右开始有波动。根据SC信号的产生原理可知，当SC与皮肤表面的汗液量有关即与皮肤汗腺的分泌活动有关时，这个汗腺的分泌过程相对较为缓慢，这对于快速实时识别情绪有一定的不足。因此，SC不适合准确描述快速变化的愤怒情绪。