CN109887569A - 基于vr的神经发育障碍点数计算辅助训练系统及训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统及训练方法，所述系统包括：VR显示设备、手柄、声音播放设备、主控制台和信息传输设备，所述手柄与所述VR显示设备连接，所述VR显示设备、声音播放设备均通过信息传输设备与主控制台连接；所述主控制台包括训练模块和评估模块，所述训练模块用于基于评估模块反馈的评估结果，通过分阶段训练方式向VR显示设备和声音播放设备下发训练任务；评估模块用于对当前训练任务的完成情况进行评估，并将评估结果反馈至训练模块。本发明应用虚拟现实技术，结合传统神经发育障碍治疗经验进行了独创性的辅助训练设计，满足了患者的情感需求和产品的趣味性，使患者能够学习的同时，加深患者的印象和兴趣。

Description

基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统及训练方法

技术领域

本发明涉及智能设备领域，尤其涉及基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统及训练方法。

背景技术

根据ICD诊断标准，神经发育障碍是指出现在发育阶段的行为和认知障碍，表现为获得和执行特定智能、运动、语言或社会功能存在显著困难。包括：智力发育障碍、发育性言语或语言障碍、孤独症谱系障碍、发育性学习障碍、发育性运动协调障碍、慢性发育性抽动障碍、注意缺陷多动障碍、刻板性运动障碍。

神经发育障碍儿童有些可能存在严重的识数、认数及计算方面的困难，例如底功能的孤独症谱系障碍患儿、中度度以上的智力发育障碍；而定一些患儿的计算能力也可能同龄人落后，例如发育性学习障碍、注意缺陷多动障碍患儿。

对于识数、写数、计算等方面的困难做有效的干预措施就是进行特殊教育和训练。传统的方法需要特教老师进行干预和帮助。

虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)是仿真技术的一个重要分支，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。

虚拟现实技术因为其独特的多感知性，可以为用户带来存在感强、交互性强的浸入式体验，因此，基于虚拟现实技术设计神经发育障碍患儿的辅助治疗设备有望成为新的研究方向。VR系统作为一种新兴的技术手段，不但可以给孩子提供相关内容的训练，还可以节省大量人力成本。而对于孤独症谱系障碍患儿和注意缺陷障碍患儿，相对于老师而言，他们可能更容易接受VR提供的虚拟训练场景。孤独症谱系障碍的患儿的一个核心症状就是社交交流和社交互动方面的持续缺陷，他们很难和真实的人建立起练习，从而影响训练效果，而VR正存在这方面的优势。对于注意缺陷多动障碍患儿，新奇的事物更能引起他们的兴趣。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统及训练方法。

本发明具体是以如下技术方案实现的：

一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统，包括：

VR显示设备、手柄、声音播放设备、主控制台和信息传输设备，所述手柄与所述VR显示设备连接，所述VR显示设备、声音播放设备均通过信息传输设备与主控制台连接；

所述主控制台包括训练模块和评估模块，所述训练模块用于基于评估模块反馈的评估结果，通过分阶段训练方式向VR显示设备和声音播放设备下发训练任务；评估模块用于对当前训练任务的完成情况进行评估，并将评估结果反馈至训练模块。

优选的，所述VR显示设备是一种头戴式设备，所述头戴式设备通过套带佩戴于患者头部随患者一起运动；所述头戴式设备内置显示屏用于显示虚拟现实场景或播放视频，并通过信息传输设备与主控制台相连，并且接受主控制台的控制。

优选的，所述声音播放设备内置喇叭，通过耳机或音箱的方式播放声音，通过信息传输设备与主控制台相连，并且接受主控制台的控制。

优选的，所述信息传输设备用于从主控制台向VR显示设备和/或声音播放设备传输信息和指令，是有线传输设备或无线传输设备。

优选的，所述训练模块包括：

第一训练子单元，用于在VR场景中呈现不同数量的物体以便于让患者识别；

第二训练子单元，用于在VR场景中呈现数字以便于让患者模仿；

第三训练子单元，用于分难度在VR场景中呈现加减运算代数式。

优选的，第三训练子单元还用于通过设定加减运算使用的数字和/或加减运算得到的最终结果所在的数值区间约束训练难度。

优选的，评估模块具体用于通过打分的方式对患者当前训练结果进行评估，并将评估结果反馈至训练模块以便于决定下一步的训练计划，所述训练模块还包括：

决策单元，用于根据评估结果判断是继续进行当前阶段的学习还是进行下一阶段的学习，并安排适时的阶段性复习。

优选的，所述决策模块还用于设定决策阈值，若打分高于所述决策阈值，则决策单元判定进入下一阶段学习；若打分不高于所述决策阈值，则决策单元判定继续进行当前阶段的学习。

一种训练方法，所述训练方法使用所述的一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统，包括：

在主控制台开启训练任务以便于指导患者执行任务要求的内容；

评估模块对患者完成任务的情况进行评估打分，并将评估结果反馈至训练模块；

训练模块的决策单元根据评估结果进行决策；

训练模块根据决策的结果得到接下来将要执行的训练任务。

优选的，所述评估模块统计未完成任务、完成度低于预设低值的任务、完成度高于预设高值的任务，并根据统计结果进行记录和打分。

本发明提供了一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统及训练方法，能够提高神经发育障碍患者训练的积极性和治疗效果。所述系统应用虚拟现实技术，结合传统神经发育障碍治疗经验进行了独创性的辅助训练设计，在已有的训练方法的基础上，设计出了视觉、听觉、运动、语言等功能有机结合的智能训练系统，在注重神经发育障碍患者产品功能性的同时，也满足了患者的情感需求和产品的趣味性，使患者能够学习的同时，加深患者的印象和兴趣。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统示意图；

图2是本发明实施例提供的主控制台框图；

图3是本发明实施例提供的训练模块框图；

图4是本发明实施例提供的一种训练方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

软件包括针对神经发育障碍儿童的计算辅助训练程序以及评估程序。

本发明实施例公开了一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统，如图1所示，所述系统包括VR显示设备1、手柄2、声音播放设备3、主控制台4和信息传输设备5，所述手柄2与所述VR显示设备1连接，所述VR显示设备1、声音播放设备3均通过信息传输设备5与主控制台4连接。

所述主控制台是一台计算机或其他能够运行程序的设备，通过信号传输设备向VR显示设备和声音播放设备传输信息和指令，控制VR显示设备和声音播放设备播放的内容以达到训练神经发育障碍患者的目的，并基于训练过程中的反馈调整VR显示设备和声音播放设备播放的内容以达到自适应训练神经发育障碍患者的目的。具体地，如图2所示，所述主控制台4包括训练模块41和评估模块42，所述训练模块41用于基于评估模块反馈的评估结果，通过分阶段训练方式向VR显示设备和声音播放设备下发训练任务；评估模块42用于对当前训练任务的完成情况进行评估，并将评估结果反馈至训练模块。

具体地，所述VR显示设备可以是一种头戴式设备，所述头戴式设备通过套带佩戴于患者头部，可以随患者一起运动。所述头戴式设备内置显示屏，能够显示虚拟现实场景或播放视频，并通过信息传输设备与主控制台相连，并且能够接受主控制台的控制。

所述声音播放设备内置喇叭，可以通过耳机或音箱的方式播放声音，通过信息传输设备与主控制台相连，并且能够接受主控制台的控制。

所述信息传输设备用于从主控制台向VR显示设备和/或声音播放设备传输信息和指令，可以是有线传输设备，也可以是无线传输设备。有线传输设备包括传输线，接口等；无线传输设备包括无线发射器，连接线，接口等。

神经发育障碍患者有特殊的智力和心理情况，因此需要专门的训练系统和训练标准。为了提升对于神经发育障碍患者进行训练的效果，本发明实施例中对于训练模块进行了优化设计，旨在通过分阶段训练的方式，在不同的阶段安排不同的任务，从而逐步稳健地提升自病症患者的数学逻辑能力。具体地，如图3所示，所述训练模块41包括：

第一训练子单元411，用于在VR场景中呈现不同数量的物体以便于让患者识别；

第二训练子单元412，用于在VR场景中呈现数字以便于让患者模仿；

第三训练子单元413，用于分难度在VR场景中呈现加减运算代数式。

第一训练子单元、第二训练子单元和第三训练子单元分别执行不同阶段的训练任务，通过第一训练子单元训练患者对于数量的认知，训练神经发育障碍患者能够进行简单的数数；在第一训练子单元完成训练任务的基础上，第二训练子单元中训练患者对于数量的表达，患者依赖VR场景进行模仿，还可以提示患者在现实中进行数字的书写，最终，在第三训练子单元中允许患者在VR场景中进行简单的加减计算。

在优选实施方式中，为了达到分阶段稳定训练的目的，还可以对第三训练子单元进行优化，通过设定加减运算使用的数字和/或加减运算得到的最终结果所在的数值区间约束训练难度。比如先使用10以内的数字设计加减运算的代数式，然后使用20以内的数字设计加减运算的代数式。

评估模块具体可以通过打分的方式对患者当前训练结果进行评估，并将评估结果反馈至训练模块以便于决定下一步的训练计划，所述训练模块41还包括：

决策单元414，用于根据评估结果判断是继续进行当前阶段的学习还是进行下一阶段的学习，并安排适时的阶段性复习。

具体地，在一个可行的实施方式中，可以设定决策阈值，若打分高于所述决策阈值，则决策单元判定进入下一阶段学习；若打分不高于所述决策阈值，则决策单元判定继续进行当前阶段的学习。

本发明实施例公开了一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统，能够提高神经发育障碍患者训练的积极性和治疗效果。所述系统应用虚拟现实技术，结合传统神经发育障碍治疗经验进行了独创性的辅助训练设计，在已有的训练方法的基础上，设计出了视觉、听觉、运动、语言等功能有机结合的智能训练系统，在注重神经发育障碍患者产品功能性的同时，也满足了患者的情感需求和产品的趣味性，使患者能够学习的同时，加深患者的印象和兴趣。

本发明另一个实施例公开了一种训练方法，所述训练方法使用上述的一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统，所述方法如图4所示，包括：

S101.在主控制台开启训练任务以便于指导患者执行任务要求的内容。

S102.评估模块对患者完成任务的情况进行评估打分，并将评估结果反馈至训练模块。

具体地，所述评估模块统计未完成任务、完成度低于预设低值的任务、完成度高于预设高值的任务，并根据统计结果进行记录和打分。

S103.训练模块的决策单元根据评估结果进行决策。

具体地，决策单元可以根据评估结果并结合以往的评估结果，得出患者当前的学习进度和掌握程度并分析决策。

S104.训练模块根据决策的结果得到接下来将要执行的训练任务。

具体地，接下来将要执行的训练任务可以是复习以往的训练任务、重复当前的训练任务和学习下一阶段训练任务三种情况。

本发明实施例公开的训练方法能够对于患者的当前情况进行评估并进行科学决策，从而保证训练效果。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质可用于保存用于实现实施例中训练模块和评估模块中的程序代码。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络设备中的至少一个网络设备。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统，其特征在于，包括：

VR显示设备、手柄、声音播放设备、主控制台和信息传输设备，所述手柄与所述VR显示设备连接，所述VR显示设备、声音播放设备均通过信息传输设备与主控制台连接；

所述主控制台包括训练模块和评估模块，所述训练模块用于基于评估模块反馈的评估结果，通过分阶段训练方式向VR显示设备和声音播放设备下发训练任务；评估模块用于对当前训练任务的完成情况进行评估，并将评估结果反馈至训练模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述VR显示设备是一种头戴式设备，所述头戴式设备通过套带佩戴于患者头部随患者一起运动；所述头戴式设备内置显示屏用于显示虚拟现实场景或播放视频，并通过信息传输设备与主控制台相连，并且接受主控制台的控制。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述声音播放设备内置喇叭，通过耳机或音箱的方式播放声音，通过信息传输设备与主控制台相连，并且接受主控制台的控制。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述信息传输设备用于从主控制台向VR显示设备和/或声音播放设备传输信息和指令，是有线传输设备或无线传输设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述训练模块包括：

第一训练子单元，用于在VR场景中呈现不同数量的物体以便于让患者识别；

第二训练子单元，用于在VR场景中呈现数字以便于让患者模仿；

第三训练子单元，用于分难度在VR场景中呈现加减运算代数式。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

第三训练子单元还用于通过设定加减运算使用的数字和/或加减运算得到的最终结果所在的数值区间约束训练难度。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

评估模块具体用于通过打分的方式对患者当前训练结果进行评估，并将评估结果反馈至训练模块以便于决定下一步的训练计划，所述训练模块还包括：

决策单元，用于根据评估结果判断是继续进行当前阶段的学习还是进行下一阶段的学习，并安排适时的阶段性复习。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述决策模块还用于设定决策阈值，若打分高于所述决策阈值，则决策单元判定进入下一阶段学习；若打分不高于所述决策阈值，则决策单元判定继续进行当前阶段的学习。

9.一种训练方法，所述训练方法使用权利要求1-8中任意一项所述的一种基于VR的神经发育障碍点数计算辅助训练系统，其特征在于，包括：

在主控制台开启训练任务以便于指导患者执行任务要求的内容；

评估模块对患者完成任务的情况进行评估打分，并将评估结果反馈至训练模块；

训练模块的决策单元根据评估结果进行决策；

训练模块根据决策的结果得到接下来将要执行的训练任务。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述评估模块统计未完成任务、完成度低于预设低值的任务、完成度高于预设高值的任务，并根据统计结果进行记录和打分。