CN104750241B - 头戴式装置及其相关的仿真系统、仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种头戴式装置及其仿真系统、仿真方法。本发明仿真系统，包含：头戴式装置，具有多个感测点，其感测多个生理信号；转换器，电连接于这些感测点，其分析这些生理信号并产生多个参数；以及，情境仿真器，电连接于该转换器，其显示虚拟环境，并根据该多个参数而调整该虚拟环境的情境。本发明尚包括有一模拟方法及一头戴式装置。

Description

头戴式装置及其相关的仿真系统、仿真方法

技术领域

本发明是有关于一种头戴式装置及其相关的仿真系统、仿真方法，且特别是有关于一种感测生理信号的头戴式装置及其相关的仿真系统、仿真方法。

背景技术

现代人的平均寿命越来越长，随着年纪增长，各种退化现象逐渐产生。如何在年纪渐长的同时，延迟退化的产生，也成为一个必须面对的课题。其中，老年人容易因为神经传导(neural wiring)产生退化的缘故，导致脑部认知功能受到损害。神经传导的退化，让老年人的判断能力及反应力受到影响，并产生失去平衡而跌倒的风险。

老年人跌倒时，由于老人常有高盛行率的共存疾病(comorbiddiseases)，例如：骨质疏松症、器官功能退化，即使轻微的跌倒也可能造成很大的危险。甚至，跌倒已经成为65岁以上老人意外死亡的主要原因。

为了预防老年人跌倒，手扶装置与拐杖是经常使用作为辅具。但是，辅具仅能提供被动式预防的效果。针对延缓老年人的神经传导退化现象，现有的各类辅具均未能提供有效的预防。

发明内容

本发明的一实施例为一种仿真系统，包含：头戴式装置，具有多个感测点，其感测多个生理信号；转换器，电连接于这些感测点，其分析这些生理信号并产生多个参数；以及，情境仿真器，电连接于该转换器，其显示虚拟环境，并根据该多个参数而调整该虚拟环境的情境。

本发明的另一实施例为一种模拟方法，应用于仿真系统，该仿真方法包含以下步骤：感测多个生理信号；分析这些生理信号并产生多个参数；显示虚拟环境；以及，根据该多个参数而调整该虚拟环境的情境。

本发明的再一实施例为一种头戴式装置，信号连接于转换器与情境仿真器，包含：多个感测点，其感测多个生理信号；以及，传送模块，其传送这些生理信号至该转换器，其中该转换器分析这些生理信号并产生多个参数，且该情境仿真器根据该多个参数而调整虚拟环境的情境。

为了对本发明的上述及其他方面有更好的了解，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1，其为本发明实施例的仿真系统的示意图。

图2，其为本发明的模拟方法的流程图。

图3，其为使用者将头戴式装置戴在头上的示意图。

图4，其为本发明的头戴式装置的俯视图。

图5，其为本发明的头戴式装置的感测点形成的相对电位与对应参数的示意图。

图6，其为本发明感测生理信号后，产生参数的示意图。

图7，其是根据感觉运动节律能量状态开启触发器的流程图。

图8A，其是感觉运动节律能量处于一般状态的示意图。

图8B，其是感觉运动节律能量搭配触发器使用的示意图。

图9，其是因触发器产生触发信号与否，感觉运动节律能量相对于时间改变的示意图。

图10，其是因触发器产生触发信号与否，感觉运动节律能量相对于频率改变的示意图。

图11，其是利用眼动波感测点感测眼动波生理信号的示意图。

图12A，其是使用者朝右看时，眼动波生理信号的示意图。

图12B，其是使用者朝左看时，眼动波生理信号的示意图。

图13，其是根据眼动波生理信号，判断使用者视线方向的流程图。

图14，其为本发明仿真系统的内部构造的一种方块图。

图15，其为本发明仿真系统的内部构造的另一种方块图。

【符号说明】

仿真系统1； 头戴式装置11、21；

转换器13、23； 情境仿真器15、25；

触发器17、27； 座椅12；

第一IIR带通滤波器13a； 第二IIR带通滤波器13b；

第三IIR带通滤波器13c； 信号处理模块131、231；

信号分析模块133、233； 传送模块113、213；

接收模块135、235；

感测点111a-111n、211a-211n。

具体实施方式

针对人类的脑神经开发，本发明提供一种仿真系统、仿真方法与头戴式装置。本发明利用各种生理信号提供互动情境游戏的构想，其用途相当广泛。除了应用于防止老年人脑部退化的用途外，还能用于幼儿感觉统合及平衡训练等。此外，本发明还能因生理信号的感测结果，提供扩增情境式产品的挑选、匹配功能，或者根据未来脑波而提供选择服务、决定消费定价、提供心灵开发等用途。

请参见图1，其为本发明实施例的仿真系统的示意图。此实施例的仿真系统1包含：头戴式装置11、转换器13、情境仿真器15与触发器17。

头戴式装置11具有多个感测点(未绘示)，用于感测生理信号。转换器13用于分析生理信号并产生参数。情境仿真器15用于显示虚拟环境。使用者观看虚拟环境时，彷佛置身于虚拟环境中，并且，可以根据使用者的意念，在虚拟环境中移动位置。例如，情境仿真器15可搭配应用软件，让使用者感觉自己正在驾车。其中，假设车子的速度与方向等参数，对应于使用者本身的生理参数。即，让使用者根据本身的意念与注意力而改变车子(或对象载体)的移动速度与方向。

使用者使用情境仿真器15的同时，头戴式装置11通过感测点持续感测使用者的生理信号。这些生理信号通过转换器13的转换，形成较为能够理解的参数。参数可包含：实时性动能参数、实时性平衡参数、实时性方向参数、兴趣程度参数等。其中，实时性动能参数可对应于移动速度的控制、实时性方向参数可对应于方向的控制、兴趣程度参数可对应于使用者对于各类事务的喜好程度。

这些参数提供给情境仿真器15后，情境仿真器15即可根据参数而调整虚拟环境的情境。例如：当实时性动能参数的数值越大时，情境仿真器15通过应用软件控制显示画面，让使用者产生正在加速的感觉。或者，当实时性方向参数对应于左转时，情境仿真器15通过应用软件控制显示画面，让使用者产生目前在前行的同时并左转的感觉。

当使用者使用仿真系统时，使用者坐在座椅12上。其中，座椅的下方设置触发器17。触发器17产生的触发信号，可通过座椅12而刺激使用者。连带的，使用者的精神状态与意念将因而被刺激与触发。据此，参数将因该触发信号的产生而产生变化。

请参见图2，其为本发明的模拟方法的流程图。本发明的模拟方法包含以下步骤：感测多个生理信号(步骤S1)；分析生理信号并将生理信号转换为实时性动能参数、实时性平衡参数、实时性方向参数、兴趣程度参数等(步骤S3)；显示虚拟环境，并根据参数而调整虚拟环境的情境(步骤S5)。在一般的情况下，步骤S1、S3、S5为仿真系统循环进行的流程。此外，本发明的模拟方法还可进一步产生触发信号并进行反馈(步骤S7)。通过触发信号的产生，本发明的模拟方法进一步形成一循环流程。

请参见图3，其为使用者将头戴式装置戴在头上的示意图。如前所述，头戴式装置上有多个感测点(Fz、G、Fp1、Fp2、E1、E2、A1、A2)。当然，实际应用时，感测点的个数与位置并不以此为限。

当使用者戴上头戴式装置11时，感测点将贴附于使用者的头部。根据感测位置的不同，感测点可分为：脑电波感测点(Fz、Fp1、Fp2)、眼动波感测点(E1、E2)、接地感测点(G)等类型。其中，脑电波感测点(Fz、Fp1、Fp2)用于感测脑电波(electroencephalogram，简称为EEG)生理信号。眼动波感测点(E1、E2)用于感测眼动波(electrooculography，简称为EOG)生理信号。

在图3中，脑电波感测点包含：中心脑电波感测点Fz、左侧脑电波感测点Fp1、右侧脑电波感测点Fp2。中心脑电波感测点Fz贴附于使用者的头部的中心线前半部的位置，并用于感测中心脑电波生理信号。左侧脑电波感测点Fp1贴附于使用者的额头左上方，用于感测左侧脑电波生理信号。右侧脑电波感测点Fp2贴附于使用者的额头右上方，用于感测右侧脑电波生理信号。

承上所述，头戴式装置11感测得出的脑电波生理信号包含：中心脑电波生理信号、左侧脑电波生理信号，以及，右侧脑电波生理信号。本发明可根据中心脑电波生理信号计算得出感觉运动节律(sensorimotor rhythm，简称为SMR)能量。

在一实施例中，感觉运动节律能量可定义/代表显示虚拟环境时的实时性动能参数。并且，本发明将情境仿真器转换虚拟环境的速度，设定为与感觉运动节律能量的高低呈现正相关。另一方面，利用左侧脑电波生理信号与右侧脑电波生理信号得出α、β、θ、δ波能量。其中，α、β、θ、δ波能量对应于显示虚拟环境时的实时性平衡参数。

在另一实施例中，利用左侧脑电波生理信号与右侧脑电波生理信号得出γ波能量。并且，将感测得出的感觉运动节律能量与γ波能量转换为兴趣程度参数。当兴趣程度参数被感测得出后，虚拟环境可进一步参考兴趣程度参数而判断使用者的喜好。并且，虚拟环境将根据兴趣程度参数而调整显示的画面。例如：先将感测得出的感觉运动节律能量与γ波能量转换为兴趣程度参数后，对兴趣程度参数进行辨识与判读。当兴趣程度参数代表使用者喜欢山林时，让使用者看到山林的显示画面；以及，当兴趣程度参数代表使用者喜欢海底世界时，让使用者看到海底世界的显示画面等。

在图3中，眼动波感测点包含：左侧眼动波感测点E2、右侧眼动波感测点E1。左侧眼动波感测点E2贴附于使用者的左眼左方约一厘米处，用于感测左侧眼动波生理信号。右侧眼动波感测点E1贴附于使用者的右眼右方约一厘米处，用于感测右侧眼动波生理信号。其中，利用左侧眼动波生理信号与右侧眼动波生理信号取得差值后，将差值定义为差动眼动波生理信号。并且，将差动眼动波生理信号对应于显示虚拟环境时的实时性方向参数。其中，实时性方向参数用于决定情境仿真器转换虚拟环境的方向。

请参见图4，其为本发明的头戴式装置的俯视图。头戴式装置的每一个感测点可利用电极传导生理信号。电极的材料不需要被限定，举凡传导性材料都可搭配使用。根据感测生理信号所需的电极的个数，电极感测的做法可区分为：双极式(bipolar)电极或单极式(unipolar)电极。使用双极式电极时，将接地感测点G的电极贴附于使用者的头部的中心线前半部的位置，并与其余感测点形成电位差。使用单极式电极时，只需连接个别的感测点，即可撷取相对应的生理信号。以下，进一步搭配图5说明使用双极式电极的连接方式。

请参见图5，其为本发明的头戴式装置的感测点形成的相对电位与对应参数的示意图。此表格进一步整理对各感测点测量得出的相对电位，如何被用来作为虚拟环境的判断依据。

利用右侧眼动波感测点E1与接地感测点G的电位差(E1-G)，作为第一频道CH1。并且，将第一频道CH1测量得出的生理信号定义为右侧眼动波生理信号。同理，利用左侧眼动波感测点E2与接地感测点G的电位差(E2-G)，作为第二频道CH2。并且，将第二频道CH2测量得出的生理信号定义为左侧眼动波生理信号。此处，利用右侧眼动波生理信号与左侧眼动波生理信号取得两者的差值，将其定义为差动眼动波生理信号。

利用中心脑电波感测点Fz与接地感测点G的电位差(Fz-G)，作为第三频道CH3。并且，利用第三频道CH3测量中心脑电波生理信号。中心脑电波生理信号可用于计算得出SMR能量。并且，以SMR能量对应于虚拟环境的实时性动能参数，相当于虚拟环境的速度。

利用左侧脑电波感测点Fp1与接地感测点G的电位差(Fp1-G)，作为第四频道CH4。并且，利用第四频道CH4测量左侧脑电波生理信号。左侧脑电波生理信号可用于判断左脑的平衡状态。因此，将左侧脑电波生理信号对应于虚拟环境的实时性平衡参数，相当于虚拟环境的平衡感测功能。

利用右侧脑电波感测点Fp2与接地感测点G的电位差(Fp2-G)，作为第五频道CH5。并且，利用第五频道CH5测量右侧脑电波生理信号。右侧脑电波生理信号可用于判断右脑的平衡状态。因此，将右侧脑电波生理信号对应于虚拟环境的实时性平衡参数，相当于虚拟环境的平衡感测功能。

此外，中心脑电波生理信号、左侧脑电波生理信号、右侧脑电波生理信号还可对应于兴趣程度参数。除了前述的脑电波感测点、眼动波感测点外，头戴式装置11还可包含更多感测点。例如：此处列出的感测点A1、A2，可通过参考电极测量其他类型的肌电信号。当然，各类型的肌电信号与对应的生理特征，也可被用来作为调整虚拟环境的参考。

请参见图6，其为本发明感测生理信号后，产生参数的示意图。此附图进一步说明图2的步骤S1、S3。

在前述流程中，步骤S1可进一步包含侦测各个生理信号的子步骤，例如：利用中心脑电波感测点与接地感测点(CH3)感测中心脑电波生理信号；利用左侧脑电波感测点与接地感测点(CH4)感测左侧脑电波生理信号；利用右侧脑电波感测点与接地感测点(CH5)感测右侧脑电波生理信号；利用左侧眼动波感测点与接地感测点(CH2)感测左侧眼动波生理信号；以及，利用右侧眼动波感测点与接地感测点(CH1)感测右侧眼动波生理信号等。

此外，步骤S3可进一步包含以下步骤：在接收生理信号后，对生理信号进行放大(步骤S31)；对放大后的生理信号去除、过滤噪声(步骤S22)与滤波处理(步骤S35)。

针对不同类型的生理信号，步骤S35可搭配使用不同类型的滤波器。例如：对右侧眼动波生理信号与左侧眼动波生理信号，使用频率为1-5Hz的第一IIR带通滤波器13a；对中心脑电波生理信号，使用频率为12-15Hz的第二IIR带通滤波器13b；以及，对右侧脑电波生理信号与左侧脑电波生理信号，使用第三IIR带通滤波器13c滤得α、β、θ、δ、γ波。

之后，将滤波后的生理信号由模拟格式转换成数字格式(步骤S37)；以及，分析数字格式的生理信号，进而产生参数(步骤S39)。

请参见图7，其是根据SMR能量状态开启触发器的流程图。首先判断SMR能量是否低于能量下限门槛(步骤S71)。若步骤S71的判断结果为否定，代表触发器17并不需要启动，因此流程结束。若步骤S71的判断结果为肯定，则开启触发器17，由触发器17产生触发信号(舒曼共振波)(步骤S73)。其后，再测量生理信号时，即可发现SMR能量提升(步骤S75)。此外，判断SMR能量是否高于能量上限门槛(步骤S77)。若步骤S77的判断结果为肯定，便关闭触发器17(步骤S79)。反之，若步骤S77的判断结果为否定，则持续开启触发器17(步骤S73)。关于触发器17开启对于SMR能量的影响，可进一步参看图8A、图8B、图9、图10的说明。

请参见图8A，其是SMR能量处于一般状态的示意图。此附图代表使用者在一般情况下使用时的SMR能量参数的改变。当SMR能量参数在此区间时，使用者感觉自己在虚拟环境的移动速度大致稳定，并不会过快或过慢。

请参见图8B，其是SMR能量搭配触发器使用的示意图。当使用者的注意力较不集中或较弱时，根据生理信号转换得出的SMR能量参数的数值也较低。图8B假设在第一时点t1以前，根据生理信号转换得出的SMR能量参数始终低于能量下限门槛。此时，使用者感觉自己在虚拟环境的移动速度非常缓慢，甚至可能产生停滞现象。

此处假设触发器17在第一时点t1产生触发信号。根据本发明的实施例，触发器17为舒曼共振波产生器，且触发信号为频率介于12-15Hz之间。例如：触发信号为舒曼共振波(14Hz)。舒曼共振波的产生，对使用者产生回馈共振的效果。进一步的，对使用者感测得出的生理信号也因此回馈共振而产生变化。据此，转换得出的SMR能量将于第一时点t1开始提升。此时，使用者感觉自己在虚拟环境的移动速度大幅提升，形成类似踩油门加速的现象。

当SMR能量高于能量上限门槛时，触发器17可于第二时点t2停止产生触发信号。触发器17在第二时点t2刚停止产生触发信号时，使用者的SMR能量仍可维持一段高于能量上限门槛的期间。

之后，SMR能量在第三时点t3开始降低。此处假设在第三时点t3之后的SMR能量均维持在能量上限门槛与能量下限门槛间。因此，触发器17便不需要再度启动。由此可见，触发器17的使用，可以达到提升脑电波的实时SMR能量的效果。

请参见图9，其是因触发器产生触发信号与否，SMR能量相对于时间改变的示意图。在此附图中，纵轴代表SMR能量的振幅，横轴代表时间。其中，以虚线代表的线段L1，对应于触发器17未开启时，SMR能量相对于时间改变的情形。以实线代表的线段L1′，对应于触发器17开启并产生舒曼共振波时，SMR能量相对于时间改变的情形。根据此附图可以看出，触发器17开启并产生舒曼共振波时，SMR能量较高。

请参见图10，其是因触发器产生触发信号与否，SMR能量相对于频率改变的示意图。在此附图中，纵轴代表SMR能量，横轴代表时间。其中，以虚线代表的线段L1，对应于触发器未开启时，SMR能量相对于频率改变的情形。以实线代表的线段L1′，对应于触发器17开启并产生舒曼共振波时，SMR能量相对于频率改变的情形。根据此附图可以看出，触发器17开启并产生舒曼共振波时，对应于SMR频段(12～15Hz)的能量较高。

请参见图11，其是利用眼动波感测点感测眼动波生理信号的示意图。人类在左右转时，通常眼球会先往欲前往的方向转动。连带的，当眼球转动时，角膜和视网膜就会产生较大的电位变化。因此，转换器可以根据眼动波的波形可以判断出眼球转动的方向。在此附图中，接地感测点连接于使用者的眉心位置。左侧眼动波感测点E2设置于左眼左方约一厘米处，大约为使用者的左眼与左侧太阳穴间的位置、右侧眼动波感测点E1设置于右眼右方约一厘米处，大约为使用者的右眼与右侧太阳穴间的位置。

请参见图12A，其是使用者朝右看时，差动眼动波生理信号的示意图。当眼球向右移动时，差动眼动波生理信号将呈现负电位偏移。由此附图可以看出，差动眼动波生理信号会先被急速拉低后，再往上拉高，之后再回复。

请参见图12B，其是使用者朝左看时，差动眼动波生理信号的示意图。当眼球向左移动时，差动眼动波生理信号将呈现正电位偏移。由此附图可以看出，差动眼动波生理信号会先被急速拉高后，再往下拉低，之后再回复。

请参见图13，其是根据差动眼动波生理信号，判断使用者视线方向的流程图。首先接收左侧眼动波生理信号与右侧眼动波生理信号(步骤S301)，并进行IIR带通滤波(步骤S303)。之后，计算得出差动眼动波生理信号，并且，判断差动眼动波生理信号的斜率是否产生改变且振幅超过80μV(步骤S305)。

若步骤S305的判断结果为否定，判断使用者的眼球并未移动(步骤S309)。若步骤S305的判断结果为肯定，代表使用者的眼球产生移动。此时，将进一步判断使用者的眼球移动方向为何。

接着，判断差动眼动波生理信号的斜率是否由正变负(步骤S307)。若步骤S307的判断结果为肯定，代表眼球向右移动(步骤S311，参看图12A)。若步骤S307的判断结果为否定，代表眼球向左移动(步骤S313，参看图12B)。

以下说明两种仿真系统可能的方块图。其中，装置间的虚线代表信号连接，即，实际上可采用各种类型的有线(如：USB数据线、网络线等)或无线传输(如：蓝芽、无线网络、近场通信等)方式。

请参见图14，其为本发明仿真系统的内部构造的方块图。头戴式装置11包含多个感测点111a-111n与传送模块113。感测点111a-111n与传送模块113彼此地连接。传送模块113可通过各种有线或无线方式，将感测点111a-111n感测得到的生理信号传送至转换器13的接收模块135。

转换器13包含：接收模块135、信号处理模块131、信号分析模块133。信号处理模块131电连接于接收模块135，其是在接收生理信号后，对生理信号进行放大、去除噪声与滤波处理，进而使生理信号由模拟格式转换成数字格式。信号分析模块133分析数字格式的生理信号后，产生参数。转换器13可以通过数据传输线而电连接于情境仿真器15；或者，转换器13可以通过有线网络或无线网络将参数传送至情境仿真器15，作为调整虚拟环境的画面内容使用。此外，触发器17用于因情境仿真器15与参数，产生触发信号。

根据本发明的构想，触发器17并非直接控制头戴式装置11。首先，利用触发器17刺激使用者，进而导致感测点111a-111n测量得到的生理信号将产生变化。此时，情境仿真器15将改变虚拟环境的画面内容。据此，经由头戴式装置11感测得出的使用者的生理信号，将因为看到被改变的画面内容而连带产生改变。

实际应用时，转换器13的外观与型态并不需要被限定。转换器13可一部分被内嵌于头戴式装置11、一部分则整合于情境仿真器15。图15为另一种实现仿真系统的方块图。当然，仿真系统的实际应用与实现方面，也可再采用其他类型的架构。

请参见图15，其为本发明仿真系统的内部构造的另一种方块图。图14与图15的仿真系统的内部构造大致相似。两者的差异为，转换器23的内部分别被整合于头戴式装置21与情境仿真器25。

头戴式装置21通过感测点211a-211n测量得出的生理信号，经由信号处理模块231的放大、滤除噪声、IIR滤波处理、模拟数字转换后，通过传送模块213传送至接收模块235。接收模块235再进一步将数字格式的生理信号，传送至彼此电连接的信号分析模块233。信号分析模块233分析数字格式的生理信号后，产生参数，作为情境仿真器25显示虚拟环境的参考依据。此外，触发器27用于因情境仿真器25与参数，产生触发信号。触发器27并非直接控制头戴式装置11，而是通过对使用者产生影像后，让感测点211a-211n测量得到的生理信号产生变化。

本发明的一实施例，采用Google Earth公开在网络上的Monster Milktruck。使用者可以控制汽车在Google Earth上移动。其中，利用SMR能量的大小来控制汽车前进或停止；以眼球的移动控制汽车左、右转。让使用者可以以直觉的方式遨游在Google Earth中。本发明的实施例进一步，测试在Google Earth的虚拟环境中，三名受测者由巴黎市中心抵达巴黎铁塔所需花费的时间。此外，对每一个受测者，重复进行三次测试。

对第一名受测者而言，进行三次测试所花费的时间分别为：213秒、167秒、128秒。对第二名受测者而言，进行三次测试所花费的时间分别为：122秒、55秒、34秒。对第三名受测者而言，进行三次测试所花费的时间分别为：184秒、114秒、93秒。

由实验结果可以看出，每位受测者在第一次测试时，都需要花较多的时间抵达目的地。但在熟悉操控接口以及学习如何调控自己的平衡觉与感觉运动节律后，受测者均可以在较短的时间内完成测试。据此，本发明的仿真系统可让受测者通过练习，掌握各项控制的要领，进行左右方向的微调与平衡，并且维持在一定的速度，缩短到达的时间。此种练习的过程可以促进使用者的脑部平衡能力，达到刺激脑部运作的效果。

根据本发明的一实施例，结合脑波的反应与情境仿真器，提供可产生仿如遨游天地效果的仿真系统。情境仿真器可搭配谷歌地球(Google Earth)数据库使用，让使用者可以通过意念的控制，任意选择要到地球上的位置后，观看地图、地形图、3D建筑物等。或者，情境仿真器可搭配谷歌天际(Google Sky)的数据库，让使用者选择到天际中探索星系、探索丰富的地理内容。情境仿真器所显示的虚拟环境可通过显示面板、虚拟现实眼镜、投影设备显示。且，虚拟环境可使用平面显示模式、立体显示模式显示。

除了数据库的选用可以相当弹性外，本发明的情境仿真器还可以改变虚拟环境的复杂度。即，对应于使用者的反应程度，调整所呈现的虚拟环境。

例如：针对初阶程度的使用者，假设情境仿真器显示的虚拟环境为内华达沙漠。在此虚拟环境中，仅存在极少数的虚拟障碍物，此时仿真系统以训练基础平衡感知为主。

其次，针对中阶程度的使用者，假设情境仿真器显示的虚拟环境为埃及、雪梨等地区，这些地区虽然存在建物但仍相对开阔。此时仿真系统以训练高度反应及平衡感知为主。

此外，针对高阶程度的使用者级训练者，情境仿真器可显示台北、东京等繁华的都市地区。在这些虚拟环境中，使用者必须避开众多的车辆、行人等虚拟障碍物。此类型的虚拟环境适合用于训练高度反应、平衡以及感觉统合。

根据本发明的另一实施例，仿真系统可结合商品化网站而使用。例如，先通过头戴式装置感测受测者的生理信号，根据生理信号得出的兴趣程度参数后，据以判断受测者对于各类事务或物品的喜好程度。其后，再根据感测得出的兴趣程度参数，搭配情境仿真器显示对应于受测者的个人化影像画面。例如：针对喜欢户外活动的受测者，显示进行户外活动所需的装备的相关信息等。此实施例可进一步结合提供商品或服务的各类网站使用，进而提供更符合使用者所需的商品或服务类型。

通过本发明的头戴装置、仿真方法、仿真系统，使用者可以通过虚拟环境而刺激脑神经的发展。对老人而言，通过此套仿真系统，并不需要耗费太大体力，即可维持对脑神经的刺激，达到避免废用症候群发生的效果。利用仿真系统作为复健的低风险练习，具有高度安全性，并能降低实地训练的风险。因此，本发明的头戴装置、仿真方法、仿真系统也可被应用于肢体障碍或自闭症、忧郁症等游戏辅具上。

当然，本发明的仿真系统也可以让一般人使用，作为训练注意力、练习控制意念等用途。例如，本发明的头戴式装置、仿真方法、仿真系统也可通过虚拟环境，让幼儿进行感觉统合及平衡训练。或者，在感测得出受测者的感兴趣程度后，因使用者的感兴趣模式而提供扩增情境式产品挑选的功能，以及作为心灵开发等用途。

在本领域中的现有技艺者均可了解：在上述的说明中，作为举例的各种逻辑方块、模块、电路及方法步骤都可利用电子硬件、计算机软件，或二者的组合来实现，且该些实现方式间的连线方式，无论上述说明所采用的是信号连接、连接、耦接、电连接或其他类型的替代作法等用语，其目的仅为了说明在实现逻辑方块、模块、电路及方法步骤时，可以通过不同的手段，达到信号、数据、控制信息的交换与传递的目的。因此说明书所采的用语并不会形成本案在实现连线关系时的限制，更不会因其连线方式的不同而脱离本案的范畴。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更改与修饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种仿真系统，其特征在于，包含：

头戴式装置，具有多个感测点，其感测多个生理信号；

转换器，电连接于这些感测点，其分析这些生理信号并产生多个参数；以及，

情境仿真器，电连接于该转换器，其显示虚拟环境，并根据该多个参数而调整该虚拟环境的情境；

触发器，电连接于该转换器，其产生触发信号而刺激使用者，其中该多个参数因该触发信号的产生而产生变化；

其中，该多个参数为实时性动能参数、实时性平衡参数、实时性方向参数及兴趣程度参数。

2.根据权利要求1所述的仿真系统，其中这些感测点包含：

中心脑电波感测点，其贴附于该使用者的头部的中心线前半部的位置，并用于感测中心脑电波生理信号；

左侧脑电波感测点，其贴附于该使用者的左额叶上方，并用于感测左侧脑电波生理信号；

右侧脑电波感测点，其贴附于该使用者的右额叶上方，并用于感测右侧脑电波生理信号；

左侧眼动波感测点，其贴附于该使用者的左眼左方，并用于感测左侧眼动波生理信号；以及

右侧眼动波感测点，其贴附于该使用者的右眼右方，并用于感测右侧眼动波生理信号。

3.根据权利要求2所述的仿真系统，其中这些感测点还包含：

接地感测点，其贴附于该使用者的头部的中心线前半部的位置，并与其余感测点形成电位差。

4.根据权利要求2所述的仿真系统，其中该中心脑电波生理信号对应于实时性动能参数。

5.根据权利要求1所述的仿真系统，其中该触发器为舒曼共振波产生器，且该触发信号为频率介于12-15Hz的舒曼共振波。

6.根据权利要求1所述的仿真系统，其中该触发信号为频率介于12-15Hz的舒曼共振波。

7.根据权利要求1所述的仿真系统，其中该虚拟环境为谷歌地球或谷歌天际。

8.根据权利要求1所述的仿真系统，其中当使用者戴上该头戴式装置时，这些感测点贴附于该使用者的头部。

9.根据权利要求1所述的仿真系统，其中该转换器包含：

信号处理模块，电连接于这些感测点，其在接收这些生理信号后，对这些生理信号进行放大、去除噪声与滤波处理，进而使这些生理信号由模拟格式转换成数字格式；以及

信号分析模块，其分析该数字格式的这些生理信号，并进而产生该多个参数。

10.一种仿真方法，其特征在于，应用于仿真系统，该仿真方法包含以下步骤：

感测多个生理信号；

分析这些生理信号并产生多个参数；

显示虚拟环境；

产生触发信号而刺激使用者，其中该多个参数因该触发信号的产生而产生变化；以及

根据该多个参数而调整该虚拟环境的情境；

其中，该多个参数为实时性动能参数、实时性平衡参数、实时性方向参数及兴趣程度参数。

11.根据权利要求10所述的仿真方法，其中感测这些生理信号的步骤包含以下步骤：

在头部的中心线前半部的位置感测中心脑电波生理信号。

12.根据权利要求10所述的仿真方法，其中感测这些生理信号的步骤包含以下步骤：

在左前额叶的位置感测左侧脑电波生理信号；以及

在右前额叶的位置感测右侧脑电波生理信号。

13.根据权利要求10所述的仿真方法，其中感测这些生理信号的步骤包含以下步骤：

在左眼左方感测左侧眼动波生理信号；以及

在右眼右方感测右侧眼动波生理信号。

14.根据权利要求10所述的仿真方法，其中产生该触发信号的步骤包含以下步骤：

当该实时性动能参数低于能量下限门槛时，产生该触发信号；以及

当该实时性动能参数高于能量上限门槛时，停止产生该触发信号。

15.根据权利要求10所述的仿真方法，其中分析这些生理信号并产生该多个参数的步骤包含以下步骤：

接收这些生理信号；

对这些生理信号进行放大、去除噪声与滤波处理，进而使这些生理信号由模拟格式转换成数字格式；以及

分析该数字格式的这些生理信号，进而产生该多个参数。

16.一种头戴式装置，由使用者戴在头上，其特征在于，连接于触发器、转换器与情境仿真器，包含︰

多个感测点，其感测多个生理信号；以及，

传送模块，其传送这些生理信号至该转换器，其中该转换器分析这些生理信号并产生多个参数，该触发器产生触发信号而刺激使用者，其中该多个参数因该触发信号的产生而产生变化，且该情境仿真器根据该多个参数而调整虚拟环境的情境；

其中，该多个参数为实时性动能参数、实时性平衡参数、实时性方向参数及兴趣程度参数。

17.根据权利要求16所述的头戴式装置，其中这些感测点包含：

中心脑电波感测点，其贴附于该使用者的头部的中心线前半部的位置，并用于感测中心脑电波生理信号。

18.根据权利要求16所述的头戴式装置，其中这些感测点包含：

左侧脑电波感测点，其贴附于该使用者的左额叶上方的位置，并用于感测左侧脑电波生理信号；以及

右侧脑电波感测点，其贴附于该使用者的右额叶上方的位置，并用于感测右侧脑电波生理信号。

19.根据权利要求16所述的头戴式装置，其中这些感测点包含：

左侧眼动波感测点，其贴附于该使用者的左眼左方，并用于感测左侧眼动波生理信号；以及

右侧眼动波感测点，其贴附于该使用者的右眼右方，并用于感测右侧眼动波生理信号。

20.根据权利要求16所述的头戴式装置，其中该头戴式装置还包含：

接地感测点，其贴附于该使用者的头部的中心线前半部的位置，并与其余感测点形成电位差。