CN109411090A - 一种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，包括评估装置和干预装置；所述的评估装置包括MCU、显示屏和键盘；显示屏和键盘均与MCU相连；干预装置包括画图板和位于画图板底部的灯板；灯板上设有LED阵列。灯板上还设有LED灯阵列选择单元、驱动电路和固态继电器；驱动电路为LED阵列供电；固态继电器用于控制LED阵列的开关控制；固态继电器受控于LED灯阵列选择单元；LED灯阵列选择单元连接有LED颜色调节器和LED亮度调节器。这种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统易于实施，评估过程和结果科学性高。

Description

一种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统

技术领域

本发明涉及一种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统。

背景技术

1965年Zadeh提出了模糊集的概念，其指出若对论域(研究的范围)D中的任一元素x，都存在一个数f(x)∈[0，1]和它映射，则定义F＝f(x)为D上的模糊集，f(x)定义为x对F的隶属度。当x在D中变化时，f(x)实际上为一个函数，定义为F的隶属函数。隶属度函数f(x)越接近于1，表示x属于F的程度越高，f(x)越接近于0表示x属于F的程度越低。用取值于区间[0，1]的隶属函数f(x)表征x属于F的程度高低。

模糊评价是采用模糊数学的手段和办法，对受到多个影响因素制约的事物或对象做出一个全面的、客观的和准确的评价。这种评价方式的基础知识是模糊数学，其利用模糊数学的隶属度和模糊集的概念，将评价工作从以前只能做到定性改变为现在的定量。

心理状态评估涉及到的影响因素非常多，需要综合考虑这些因素对心理状态的影响程度。同时这些因素各自的影响程度又有不同，而且每个人有没有人的看法，如何客观地体现这些因素对心理状态体现程度，即如何体现评价因素对评价结果的权重大小，也是一个难以精确衡量的问题。

模糊评价法可以较好的解决模糊的和难以量化的问题，适合于各种非精确定性问题解决的场合。儿童心理状态评估和所有需要评判的事物一样，都具备很强的不确定性和模糊性。导致这个现象既有客观原因的因素，比如评价指标难以精确衡量等，又有主观方面的影响，比如评判者自身的喜好、评判时的情感状况和认知程度等等。因此，一般来说，通过绘画准确对儿童心理状态评估是比较困难的。常用的方式可以是多位专家进行打分，然后对打分结果进行人工分析，最终得到心理状态评估结果。这种方式比较容易操作，但是不能全面地、科学地反映真实状况。

因此，有必要设计一种新的基于模糊评价的儿童心理状态评估系统。

另外，绘画可以治疗心灵创伤，绘画对于调整人的状态、释放人的情绪，如愤怒、畏惧、妒忌、紧张、忧郁、疯狂、散漫、疲惫、自卑等等，都能起到良好的效果，现有绘画心理干预主要有两种，一种是直接用笔在纸上进行绘画干预，一种是用水笔在白板上进行绘画干预。

通常绘画心理干预要求绘画者在心理疏导过程中可以随时可以将绘画部分或者全部擦除，在纸上作画如果采用铅笔存在颜色单一，不能充分表达作画者心理状态的问题，如果采用彩色铅笔作画时则存在不能随时擦除的问题；在白板上作画的方式则每次更换绘画主题需要治疗师临场画干预主题画，效率较低。

因此，有必要提供一种新型的绘画心理干预装置，以克服现有技术中的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，该基于模糊评价的儿童心理状态评估系统能最大可能避免评估者的主观性，将评估过程进行量化，科学性强，且易于实施。

发明的技术解决方案如下：

一种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，包括评估装置和干预装置；

所述的评估装置包括MCU、显示屏和键盘；显示屏和键盘均与MCU相连；

干预装置包括画图板和位于画图板底部的灯板；灯板上设有LED阵列。

灯板上还设有LED灯阵列选择单元、驱动电路和固态继电器；

驱动电路为LED阵列供电；固态继电器用于控制LED阵列的开关控制；固态继电器受控于LED灯阵列选择单元；LED灯阵列选择单元连接有LED颜色调节器和LED亮度调节器。

LED灯阵列选择单元与MCU的IO端口相连。MCU能向LED阵列选择单元输出数据以控制LED灯阵列的亮度和颜色，也能读取LED灯阵列选择单元的状态数据(即LED颜色调节器和LED亮度调节器输入到LED阵列选择单元的数据)。

在干预装置处设有摄像头，摄像头与MCU相连；摄像头用于拍摄儿童在画图板上绘制的图画，图画被传输到MCU并存储在存储器中。

MCU连接有通信模块，通信模块用于将本地数据传输到远程服务中心，也可以用于接收远程服务中心的指令。

MCU中具有模糊评估单元；

键盘用于输入初始化数据以及专家评分；

显示屏用于显示初始化数据、专家评分、中间运算数据以及评价结果；

模糊评估单元基于专家评分计算得到儿童心理的评估结果。

模糊评估单元基于儿童心理状态评估方法实施评估工作；

儿童心理状态评估方法包括以下步骤：

步骤1：确定评价因素集合；

采用“房-树-人”绘画进行儿童绘画心理状态的评估因素的确定；

步骤2：确定评价因素权重；

确定步骤1中所述的评估因素的权重；

步骤3：确定评价等级集合；

确定心理障碍状况的等级；

步骤4：计算隶属度矩阵；

计算每一个评价因素对应的隶属度r_ij，得到隶属度矩阵R；

步骤5：计算综合评定值；

结合权重因子向量w和隶属度矩阵R，计算综合隶属度向量为s＝wR，获得最终的综合评定值G＝se^T,e为评价等级集合。

一种基于模糊评价的儿童心理状态评估方法，包括以下步骤：

步骤1：确定评价因素集合；

采用“房-树-人”绘画进行儿童绘画心理状态的评估因素的确定；

步骤2：确定评价因素权重；

确定步骤1中所述的评估因素的权重；

步骤3：确定评价等级集合；

确定心理障碍状况的等级；

步骤4：计算隶属度矩阵；

计算每一个评价因素对应的隶属度r_ij，得到隶属度矩阵R；

步骤5：计算综合评定值；

结合权重因子向量w和隶属度矩阵R，计算综合隶属度向量为s＝wR，获得最终的综合评定值G＝se^T,e为评价等级集合。

步骤1中，“房-树-人”模糊绘画心理评估因素如上表。

评估因素权重因子如上表所示。

对心理障碍状况采用严重、较严重、中等、轻微和无障碍五级评分，评价集为：

e＝{e₁,e₂,e₃,e₄,e₅}＝{90,80,70,60,50}＝{严重、较严重、中等、轻微、无障碍}。

模糊绘画心理评估的隶属度计算方法为评价结果/参评人数。那么可以计算得到每一个评价因素对应的隶属度r_ij，即矩阵的每个元素R，因此可以得到隶属度矩阵R如下：

R＝(R₁，R₂...，R_n)^T；

其中R_i＝(r_i1,r_i2,...,r_il)，l为评价等级集合的元素数目，n为评价因素集合元素数目，并且满足：

隶属度函数具体计算如下式所示：

其中N为参评专家人数，N_ij是根据第i类评估因素判定为第j等级心理状态的专家人数；

去模糊操作采用加权平均法得到，就是S＝w*R,G＝S*e^T这个过程。

评估前，使待评估的儿童采用绘画心理干预装置进行绘画；评估完成后，使用绘画心理干预装置对儿童进行干预。

绘画心理干预装置包括箱体、玻璃面板、透明菲林片、夹持器、LED灯板、LED亮度调节器和LED颜色调节器，所述箱体包括底壁以及自所述底壁弯折延伸的侧壁，所述玻璃面板设置于所述侧壁远离所述底壁的一侧，所述透明菲林片通过所述夹持器固定于所述玻璃面板，所述LED灯板设置于所述底壁，所述LED亮度调节器和所述LED颜色调节器设置于所述玻璃面板，所述LED亮度调节器和所述LED颜色调节器分别与所述LED灯板电连接。与相关技术相比，该绘画心理干预装置能够有效实现心理状态疏导，提高干预效率，进一步提高心理干预效果。

一种绘画心理干预装置，包括箱体、玻璃面板、透明菲林片、夹持器、LED灯板、LED亮度调节器和LED颜色调节器，所述箱体包括底壁以及自所述底壁弯折延伸的侧壁，所述玻璃面板设置于所述侧壁远离所述底壁的一侧，所述透明菲林片通过所述夹持器固定于所述玻璃面板，所述LED灯板设置于所述底壁，所述LED亮度调节器和所述LED颜色调节器均设置于所述玻璃面板，所述LED亮度调节器和所述LED颜色调节器分别与所述LED灯板电连接。

进一步的，所述LED灯板包括电源转换器、与所述电源转换器连接的LED驱动器、与所述电源转换器连接的LED灯阵选择单元、与所述LED驱动器和所述LED灯阵选择单元连接的多组固态继电器以及与所述固态继电器连接的多组不同颜色的LED阵列。

进一步的，所述LED亮度调节器和所述LED颜色调节器分别与所述LED灯阵选择单元连接。

进一步的，所述绘画心理干预装置还包括设置于所述箱体一侧的电源接口，所述电源接口与所述电源转换器连接。

进一步的，所述绘画心理干预装置还包括设置于所述玻璃面板上的水笔收纳器。

进一步的，所述玻璃面板采用磨砂玻璃面板。

进一步的，所述不同颜色的LED阵列包括白色、红色、蓝色以及黄色四种颜色。

有益效果：

本发明提出的模糊评价法则可以较好地解决儿童绘画心理评估问题，它利用结构熵权法确定评价因素的权重因子，然后通过模糊评价方法，得到最终的心理状态评价。该方法可以客观地、精确地和有效地实现心理评估评价工作。

该基于模糊评价的儿童心理状态评估系统能最大可能避免评估者的主观性，将评估过程进行量化，科学性强，且易于实施。

另外，由于权重和等级等参数调节方便，因此本方法实施时可以灵活调整，灵活性强。

绘画心理干预装置通过设置磨砂玻璃面板和透明菲林片，，可以方便的在干预主题画上进行临摹和扩展绘画，提高干预效率，通过LED的亮度调节器和颜色调节器进行选择所需烘托的背景光颜色和亮度，进一步提高心理干预的效果。

附图说明

图1为基于模糊评价的儿童心理状态评估方法流程图。

图2为绘画心理干预装置的上部分结构示意图；

图3为绘画心理干预装置的下部分结构示意图；

图4为LED灯板的控制电路框图；

图5为基于模糊评价的儿童心理状态评估系统的框图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

基于结构熵权法的评价因素权重确定

通常评价体系可以分为评价因素、评价方法和评价结果三个部分。其中评价因素对评价结果的影响的重要性并不都是完全一样的，甚至影响程度大小有很大地区别。那么，如何确定评价因素在评价体系中所占用的权重是一个非常关键的工作，它是整个评价工作的基础，往往决定了评价结果的准确性。

一般来说评价因素权重确定方法可以分为主观法和客观法。主观法是评估者根据各自的经验对各个权重进行打分或者赋值，得到原始的权重数据，然后利用加权平均、层次分析和多元分析等方法对原始数据进行处理，得到最终的权重系数；客观法是通过各个评价因素在实际的评价过程中得到实验数据，然后利用熵值法、主成分分析和均方差法等方法对实验数据进行处理，得到最终的权重系数。其中主观法可以较好地解释评价结果，但是却存在较大的主观随意性，受评估者个体影响较大；客观法可以在让大多数情况保证评价结果的正确性，但是有个时候会出现难以解释的和实际情况不符的情况出现。

本发明采用主观法和客观法相结合的结构熵权法来确定评价因素的权重，它可以有效弥补单独采用这两种方法的不足。结构熵权法确定评价因素权重可以分获得典型排序、盲度分析和确定权重三个步骤。

(1)形成典型排序

根据评价体系中的评价因素制作专家调查表，采用“德尔菲法”进行专家意见采集。参加评价的专家要求在该领域内情况比较熟悉，经验比较丰富，评价过程中根据各自的经验知识客观地对评价因素进行排序。在采集专家意见过程中可以进行多次的征询意见和反馈沟通，得到专家的最终的排序意见，即典型排序。可以将典型排序用下面矩阵表示：

其中k表示专家的个数，n表示评价因素的个数，i＝1,2...,k，j＝1,2...,n。

表1-1是评测因素排序调查的结果统计示例，可以看出参加评价的三个专家m₁，m₂和m₃根据各自的经验对四个评价因素进行了排序，他们的排序并不完全相同。

表1-1评估因素排序调查结果统计示例

(2)实施盲度分析

由于各个专家的知识和经验的不同，对各个因素的理解也不一致，那么不可避免会对最终的排序结果中引入不客观地因素，而导致了最终的评价结果的不确定性。这里将引入认知盲度的概念对典型排序结果进行进一步计算分析。

首先按如下公式计算专家m_i对某一因素f_j的排序结果a_ij的信息熵：

其中λ信息转换参量。

然后定义排序结果a_ij的隶属度函数为：

将式(1-2)代入式(1-3)可得：

由式(1-4)对信息转换参量λ进行取极限可得：

由式(1-5)可以看出信息转换参量λ越大，各个因素的影响会趋向平均分配，这样不利于区分各个因素的真正影响重要性。因此一般取λ＝n+1或λ＝n+2，本发明中取λ＝n+2。

然后根据式(4-4)可以得到隶属度矩阵如下：

那么可以计算专家对评价因素f_j的平均认识度为：

专家由于各自认知的不同导致排序的不同，因为排序结果引入了不确定性，利用“认知盲度”Q_j对这个不确定性进行衡量：

那么整个专家组所有专家对某个评价因素f_j的总体认识可以按如下公式计算：

x_j＝b_j(1-Q_j) (1-9)

(3)确定权重因子

通过对式(1-9)计算得到的总体认识度进行归一化计算，可以得到每个评价因素的权重因子，具体计算公式如下：

其中w＝(w1,w2,...,w_n)是对应n个评价因素的权重因子。

通过上述的计算步骤，针对表1-1中的专家调查结果，可以计算得到评价因素的权重因子如表1-2所示。

表2-2权重因子计算示例

基于模糊评价的心理绘画心理评估流程

图1是模糊心理状态评估流程示意图。从图中可以看出，基于模糊评价的状态评估过程主要包括有如下几个步骤：确定评价因素集合、确定评价因素权重、确定评价等级集合、计算隶属度矩阵和计算综合评定值。

(1)确定评价因素集合F

因为通过绘画实施儿童心理状态评估是一个多层次和多目标的综合性的评价问题，所以关于儿童绘画心理状态评估的问题，一直以来都是一个较为复杂的和令人头疼的问题。根据专家意见，采用的最常用的“房-树-人”绘画进行儿童绘画心理状态评估因素的确定，如表1-3所示。令评估因素集为F＝{f₁,f₂,f₃,f₄,f₅,f₆,f₇,f₈,f₉,f₁₀,f₁₁,f₁₂}。

表4-3“房-树-人”模糊绘画心理评估因素

(2)确定评价因素权重

在计算综合评定值之前，首先需要确定评价因素的权重w，权重越大，表示评价因素越重要。本发明采用上一节介绍的结构熵权法来确定权重w，表1-4是得到的最终权重因子结果。

表1-4评估因素权重因子

(3)确定评价等级集合e

在儿童绘画评估中，为了使评价更加准确确定是否有某类心理障碍的状况，采用严重、较严重、中等、轻微和无障碍五级评分。因此评价集为：

e＝{e₁,e₂,e₃,e₄,e₅}＝{90,80,70,60,50}＝{严重、较严重、中等、轻微、无障碍}

(4-11)

(4)计算隶属度矩阵R

在心理状态评估中，隶属度的具体含义是在多个评估专家者对待评对象进行评价的结果中，根据因素f_i方面的影响导致得到e_j评价结论的可能性大小。模糊绘画心理评估的隶属度计算方法为评价结果/参评人数。那么可以计算得到每一个评价因素对应的隶属度r_ij，即矩阵的每个元素R，因此可以得到隶属度矩阵R如下：

其中R_i＝(r_i1,r_i2,...,r_il)，l为评价等级集合的元素数目，n为评价因素集合元素数目；

隶属度函数具体计算如下式所示：

其中N为参评专家人数，N_ij是根据第i类评估因素判定为第j等级心理状态的专家人数；

并且满足：

(5)计算综合评定值s

通过上述计算过程，结合权重因子向量w和隶属度矩阵R，可以计算综合隶属度向量为s＝wR，那么最终的综合评定值G＝se^T。

基于模糊评价的儿童绘画心理状态评估仿真案例

假设某幅“房树人”的儿童绘画作品共请10名心理学专家参与了心理状态评估确认是否存在自闭症倾向，评测的结果如表1-5所示。那么根据上述的基于模糊评价的心理评估方法，可以计算得到评价结果如表1-6所示。从表1-6中可以看出该儿童从绘画中表现出来自闭症的状况倾向性比较明显，说明需要专门针对自闭症进行心理干预治疗。该仿真案例说明了基于模糊评价的儿童绘画心理评估可以科学地、准确地对心理状态进行评价。相比通常的心理状态评估方法只能进行定性评估，该方法具有可以充分利用多个专家的评价结果，进行量化评估，精准评价的优势。

表1-5某儿童绘画作品自闭症倾向评估原始结果

由前文可知，

e＝{e1,e2,e3,e4,e5}＝{90,80,70,60,50}＝{严重、较严重、中等、轻微、无障碍}

隶属度矩阵R计算如下：

权重因子向量w为：

w＝[0.15 0.1 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.1 0.1 0.05 0.15]那么综合隶属度向量计算如下：

s＝wR＝[0.475 0.15 0.14 0.135 0.1]

然后可以得到最终的评定值为：

表1-6某儿童绘画作品自闭症倾向评估评价结果

如图2-4，一种绘画心理干预装置100，包括箱体1、玻璃面板2、透明菲林片3、夹持器4、水笔收纳器5、LED亮度调节器6、LED颜色调节器7、电源接口8和LED灯板9。

所述箱体1与所述玻璃面板2配合形成一收容空间，并将所述LED灯板9收容在所述收容空间内。所述箱体1包括底壁11以及自所述底壁11弯折延伸的侧壁12.

所述玻璃面板2采用磨砂玻璃面板，所述玻璃面板2安装在所述箱体1上，具体的，所述玻璃面板2设置于所述侧壁12远离所述底壁11的一侧，由于磨砂玻璃表面粗糙，使光线产生漫反射，透光而不透视，光线通过磨砂玻璃被反射后向四面八方射出，光线柔和不伤眼睛。

所述透明菲林片3通过所述夹持器4固定于所述玻璃面板2，绘画者可以利用彩色水笔在所述透明菲林片3进行绘画，绘画过程中随时可以对画面进行擦除，有效实现心理状态疏导。

所述夹持器4用于将所述透明菲林片3固持于所述玻璃面板2上。通过打开所述夹持器4，可以取下所述透明菲林片4，然后将治疗师提前准备好的干预主题画在所述玻璃面板2上，然后放上所述透明菲林片3后，可以方便的在干预主题画上进行临摹和扩展绘画，一个干预主题完毕后可以随时更换下一个干预主题，从而提高干预效率。

所述水笔收纳器5设置于所述玻璃面板2上，且靠近所述透明菲林片3，所述水笔收纳器5用于收纳绘画水笔，方便为绘画者提供有多种不同颜色的水笔，绘画者可以根据需要选择颜色作画，充分表达内心世界。

所述LED亮度调节器6和所述LED颜色调节器7均设置于所述玻璃面板2，并与所述LED灯板9连接，所述LED亮度调节6用于调节LED的明亮度，所述LED颜色调节器7用于调节LED发光颜色，可以选择白、红、黄以及蓝共四种颜色，从而选择需要进行烘托的背景光颜色和亮度，进一步提高心理干预的效果。

所述电源接口8设置于所述箱体1的所述侧壁12上，用于接入220V的交流电源，给所述绘画心理干预装置100进行供电。

如图2，所述LED灯板9设置于所述箱体1内，所述LED灯板9包括电源转换器91、与所述电源转换器91连接的LED驱动器92、与所述电源转换器91连接的LED灯阵选择单元93、与所述LED驱动器92和所述LED灯阵选择单元93连接的多组固态继电器94以及与所述固态继电器94连接的多组不同颜色的LED阵列95。所述电源转换器91与所述电源接口8连接，所述LED驱动器92和所述LED灯阵选择单元93均与所述固态继电器94连接以便对所述LED阵列95进行选择调节。

本发明的绘画心理干预装置，通过设置磨砂玻璃面板和透明菲林片，可以方便的在干预主题画上进行临摹和扩展绘画，提高干预效率，通过LED的亮度调节器和颜色调节器进行选择所需烘托的背景光颜色和亮度，进一步提高心理干预的效果。

如图5，基于模糊评价的儿童心理状态评估系统包括评估装置和干预装置；

所述的评估装置包括MCU、显示屏和键盘；显示屏和键盘均与MCU相连；

干预装置包括画图板和位于画图板底部的灯板；灯板上设有LED阵列。

灯板上还设有LED灯阵列选择单元、驱动电路和固态继电器；

驱动电路为LED阵列供电；固态继电器用于控制LED阵列的开关控制；固态继电器受控于LED灯阵列选择单元；LED灯阵列选择单元连接有LED颜色调节器和LED亮度调节器。

LED灯阵列选择单元与MCU的IO端口相连。MCU能向LED阵列选择单元输出数据以控制LED灯阵列的亮度和颜色，也能读取LED灯阵列选择单元的状态数据(即LED颜色调节器和LED亮度调节器输入到LED阵列选择单元的数据)

在干预装置处设有摄像头，摄像头与MCU相连；摄像头用于拍摄儿童在画图板上绘制的图画，图画被传输到MCU并存储在存储器中。

MCU连接有通信模块，通信模块用于将本地数据传输到远程服务中心，也可以用于接收远程服务中心的指令。

Claims (7)

1.一种基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，其特征在于，包括评估装置和干预装置；

所述的评估装置包括MCU、显示屏和键盘；显示屏和键盘均与MCU相连；

干预装置包括画图板和位于画图板底部的灯板；灯板上设有LED阵列。

2.根据权利要求1所述的基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，其特征在于，灯板上还设有LED灯阵列选择单元、驱动电路和固态继电器；

驱动电路为LED阵列供电；固态继电器用于控制LED阵列的开关控制；固态继电器受控于LED灯阵列选择单元；LED灯阵列选择单元连接有LED颜色调节器和LED亮度调节器。

3.根据权利要求1所述的基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，其特征在于，LED灯阵列选择单元与MCU的IO端口相连。

4.根据权利要求2所述的基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，其特征在于，在干预装置处设有摄像头，摄像头与MCU相连；摄像头用于拍摄儿童在画图板上绘制的图画。

5.根据权利要求2所述的基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，其特征在于，MCU连接有通信模块。

6.根据权利要求2-5任一项所述的基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，其特征在于，MCU中具有模糊评估单元；

键盘用于输入初始化数据以及专家评分；

显示屏用于显示初始化数据、专家评分、中间运算数据以及评价结果；

模糊评估单元基于专家评分计算得到儿童心理的评估结果。

7.根据权利要求2所述的基于模糊评价的儿童心理状态评估系统，其特征在于，模糊评估单元基于儿童心理状态评估方法实施评估工作；

儿童心理状态评估方法包括以下步骤：

步骤1：确定评价因素集合；

采用“房-树-人”绘画进行儿童绘画心理状态的评估因素的确定；

步骤2：确定评价因素权重；

确定步骤1中所述的评估因素的权重；

步骤3：确定评价等级集合；

确定心理障碍状况的等级；

步骤4：计算隶属度矩阵；

计算每一个评价因素对应的隶属度r_ij，得到隶属度矩阵R；

步骤5：计算综合评定值；

结合权重因子向量w和隶属度矩阵R，计算综合隶属度向量为s＝wR，获得最终的综合评定值G＝se^T,e为评价等级集合。