一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统，包括：虚拟现实环境模块，构建及呈现城市街区的三维空间模型；输入模块，用以记录被测者信息；交互模块，实现被试在虚拟环境寻路过程中移动控制和人机交互；目标生成模块，在所述虚拟现实环境中添加并显示寻路的目标点，控制目标点生成方式；数据记录模块，用以记录寻路任务的实际表现；计算模块，用以根据被测者寻路测试表现计算认知能力水平评估结果；调节模块，所述调节模块用于调节设置寻路任务的难度。本发明专利技术测试方式新颖有趣，依从性良好，能够真实有效的反应认知能力水平；能够调整寻路任务难度，适应特殊的被试，还能用于认知能力训练。于认知能力训练。于认知能力训练。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统


[0001]本专利技术涉及认知能力评估
，具体是一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统。

技术介绍

[0002]进入老龄后，人体的脑功能迅速衰退，将出现如记忆减退和认知障碍等症状，其中，老年人脑功能的衰退最直接的表现是认知能力的下降。传统的认知评估方法枯燥且复杂，实验参与者的配合度低，影响评估结果；因此，需要一种新的认知能力评估系统，来实现被测者认知能力的快速、有效评估。专利技术人经过研究发现，寻路决策以及寻路表现能够反映寻路者的认知能力，寻路表现和认知能力具有一定的关系。因而，专利技术人提出通过采用寻路实验对认知能力进行评估。
[0003]目前寻路实验多是在现实中进行，较大的实验空间给参试人员带来了很多不便。例如：选取或搭建一个理想的符合试验标准的街区环境较为困难；被测者的实验数据记录需要大量的人力物力财力；在大空间内手动记录被测者的多项参数会产生误差；年龄太大或是行动不便的被测者无法使用该评估方式，并且目前的寻路实验无法给出认知水平的评估。
[0004]因而，为了克服上述缺点，本申请提出一种结合寻路任务与虚拟现实技术的认知评估方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于虚拟现实的认知能力评估系统
[0007]包括有：
[0008]虚拟现实环境模块，包括城市街区的三维空间模型；
>[0009]输入模块，用以记录被测者的信息；
[0010]交互模块，包括控制算法和硬件，用于实现被试在虚拟环境寻路过程中移动控制和人机交互；
[0011]目标生成模块，用于在所述虚拟现实环境中添加并显示寻路的目标点，并控制目标点生成方式；在寻路任务中多个目标点依次出现，完成所有寻路目标点的搜寻与抵达后，所述寻路任务结束；
[0012]数据记录模块，用以记录寻路任务的实际表现，包括被测者当前位置、完成寻路任务的总时间Ta、移动的总距离D和寻路过程中的犹豫时间Ts；
[0013]计算模块，用以根据寻路表现计算得到认知能力水平的评估结果。
[0014]调节模块，所述调节模块用于调节设置寻路任务的难度。
[0015]所述目标生成模块可设置为顺序生成和随机生成模式，所述顺序生成模式下，目
标点是按照预先设定的顺序依次出现；所述随机生成模式下，在可目标地址库中随机指定一个作为本次寻找目标。
[0016]所述犹豫时间T
s
是通过以下方式计算的：
[0017]以一定频率记录被试的位置A(x_i,y_i,t_i)，其中相邻两点间的距离：
[0018][0019]若v_i＝S_i/(t_i
‑
t_(i+1))≤v_0，即两点间的移动速度小于v_0m/s，这段时间T
i
便为犹豫时间段，一项寻路任务的犹豫时间T
s
为所有犹豫时间段T
i
总和；
[0020]上述公式中，v_0为速度阈值，i为正整数，t_i为当前记录时刻，x_i、y_i分别为当前时刻位置的横坐标、纵坐标。
[0021]所述计算模块采用以下公式计算认知能力评估结果：
[0022][0023]上述公式中，R为认知能力评估结果，D0为对于当前目标的最优路线的最短寻路距离； M1、M2为系数。
[0024]所述调节模块通过增减或调整街区模型中的遮挡物、指示牌的数量和位置，或者修改目标点的出现方式，或者增加小地图或是语音的提示，来调整寻路任务的难度。
[0025]所述认知能力评估系统还可用于被测者训练认知能力。
[0026]所述交互模块的硬件是沉浸式虚拟现实头盔和手柄。
[0027]所述系数M1、
M
2可根据被试年龄、健康状况等组别设置。
[0028]所述寻路目标点的触发区域被圈定在一个可视范围内，当被测者移动至该区域内，即视为找到目标点，同时下一个目标点出现。
[0029]还分别计算获得瞬时记忆、视知觉、空间知觉和注意力各分项的认知能力水平。
[0030]本专利技术通过改进在此提供一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
[0031]其一：本专利技术的认知能力评估系统，利用寻路任务作为认知能力的评估手段，非常新颖且有趣味的，一改传统认知评估方式枯燥且复杂的特点，使被测者在虚拟街区环境探索的同时，就能完成认知能力的评估，被试依从性良好，选取的四项具体认知能力分项合适，测试效果能够有效的反应认知能力水平；
[0032]其二：本专利技术通过采集犹豫时间、犹豫区域等参数，反映探寻寻路者在寻路过程中的决策方式，进而计算出寻路者的认知能力，还能够得出瞬时记忆、视知觉、空间知觉和注意力的各具体认知能力维度的水平，经过大量被试的试验数据验证，结果可靠；
[0033]其三：本专利技术提供的认知能力评估系统，能够根据被试者所处的认知水平调整寻路任务难度，以便于获得更加细分有效的认知能力结果，能够适应特殊的被试，例如幼儿、老年痴呆等认知障碍人群，并获得认知能力比较情况，避免实验条件过于苛刻导致评估结果过于笼统；同时又能够用于循序渐进的训练过程。
附图说明
[0034]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步解释:
[0035]图1是本专利技术提供的基于虚拟现实的认知能力评估系统组成；
[0036]图2为本专利技术提供的虚拟城市街区示意图；
[0037]图3是为本专利技术提供的借助虚拟现实寻路任务进行认知评估流程图；
[0038]图4是为本专利技术认知相关的各项能力与认知能力评估系统测量参数的相关性验证数据；
具体实施方式
[0039]下面对本专利技术进行详细说明，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]本专利技术通过改进在此提供一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统，如图1所示，包括有：
[0041]虚拟现实环境模块，包括城市街区的三维空间模型，虚拟街区模型1：1真实还原现实街区；包含道路、房屋、指示牌等多种影响日常寻路的要素；模型设置具有应的碰撞组件，以便模拟现实反馈机制。
[0042]输入模块，用以记录被测者的信息，例如年龄、性别、年龄、职业、健康状态、学历情况等。
[0043]交互模块，基于交互模块的相关组件，被试可在虚拟环境寻路过程中移动控制人物；例如可采用沉浸式虚拟现实头盔，例如HTC VIVE，在Unity3D中添加虚拟现实场景相机；虚拟现实头盔能实时捕获被测者的头部运动姿态，并真实反映在虚拟街区环境中，虚拟现实头盔中显示的即为场景相机捕获的虚拟环境视野；在场景本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统，其特征在于：包括有：虚拟现实环境模块，构建并呈现城市街区的三维空间模型；输入模块，用以记录被测者的信息；交互模块，包括控制算法和硬件，用于实现被试在虚拟环境寻路过程中移动控制和人机交互；目标生成模块，用于在所述虚拟现实环境中添加并显示寻路的目标点，并控制目标点生成方式；在寻路任务中多个目标点依次出现，完成所有寻路目标点的搜寻与抵达后，所述寻路任务结束；数据记录模块，用以记录寻路任务的实际表现，包括被测者当前位置、完成寻路任务的总时间T
a
、移动的总距离D和寻路过程中的犹豫时间T
s
；计算模块，用以根据被测者寻路测试表现计算得到认知能力水平的评估结果。调节模块，所述调节模块用于调节设置寻路任务的难度。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统，其特征在于：所述目标生成模块可设置为顺序生成和随机生成模式，所述顺序生成模式下，目标点是按照预先设定的顺序依次出现；所述随机生成模式下，在可目标地址库中随机指定一个作为本次寻找目标。3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的认知能力评估系统，其特征在于：所述犹豫时间T
s
是通过以下方式计算的：以一定频率记录被试的位置A(x_i,y_i,t_i)，其中相邻两点间的距离：若v_i＝S_i/(t_i
‑
t_(i+1))≤v_0，即两点间的移动速度小于v_0m/s，这段时间T
i
便为犹豫时间段，一项寻路任务的犹豫时间T

【专利技术属性】
技术研发人员：刘笑宇，乔啸峰，唐智莉，董英，唐敏，田山，樊瑜波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：