CN111973201A - 基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法及装置，结合眼动技术，在用户摆放沙盘的同时记录用户的眼动数据，以便给咨询师提供眼动信息作为咨询参考依据。解决了无法记录眼动信息，分析过于主观的问题。多维虚拟心理沙盘可记录用户的操作轨迹，把用户摆放沙盘的轨迹回放出来，解决了实体沙盘人工记录数据的低效问题。采用虚拟现实技术，使用户在摆放沙盘使有沉浸感，摆脱了实体沙盘摆放过程中咨询师的介入，使整个操作过程更流畅更真实。多维虚拟心理沙盘在分析流程中建立了一套标准化的分析模型，用户摆放完沙盘就可以智能出系统分析报告，解决了实体沙盘无法实时出报告的问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据分析技术领域，具体领域为基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法及装置。
背景技术
传统的实体心理沙盘，指的是在沙盘游戏疗法中所使用的沙箱、沙子、沙具等一系列硬件设备。传统实体心理沙盘不能智能出心理分析报告，对使用者的心理学专业知识和综合文化素质等的要求都相对较高，这间接地提高了其使用的难度。传统实体心理沙盘的数据获取方式只是人工记录或拍照留存，使用非常低效，不客观。另外实体心理沙盘没有智能数据存档功能，对心理分析咨询工作带来了极大的不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，方法包括以下步骤：
用户在线进行模拟沙盘摆放；模拟沙盘摆放过程中对用户的眼球运动数据进行收集；模拟沙盘摆放完毕后对沙盘摆放行为数据进行收集；系统自动对眼球运动数据和沙盘摆放行为数据进行回归分析，利用最小二乘法的线性回归分析建立沙具分类项的回归方程，再对以周记录的沙具分类项数据进行时间序列分析，最后把眼动数据和沙具数量和位置数据与沙具分类项进行相关分析，得出沙具分类项与眼动和沙具数据之间的相关关系，与多维心理沙盘的数据库调取的眼动数据和沙具的标签解析模型相匹配；最终生成沙具分类项的心理分析报告。
优选的，方法中采用VR穿戴设备和主机的配合为用户提供三维模拟沙盘摆放，方法中采用眼动仪对用户眼动轨迹数据进行收集。
优选的，方法中多维虚拟心理沙盘利用三维特征点定标技术对沙盘场景和模具进行三维定位，将沙具像素点强度作为特征，已标定的训练集附近的像素点和点对之间的距离作为特征池，将特征值引入回归树模型，最终形成特征定标
优选的，方法中把用户的身体动作与沙盘场景中的标定进行三维空间匹配，首先将行为空间数据与沙盘三维空间数据进行校准，其次确定行为空间数据与沙盘三维空间数之间的比例关系，最终形成精确模式匹配
优选的，方法中把用户的眼球运动数据与沙盘摆放行为数据进行叠加，把二维空间图像按行延展成一维的时间信号，再配以区分行、场开始的同步信号，按照视频信号的时序在适当时刻标记眼动数据，实现叠加效果。
优选的，方法中当用户完成心理沙盘的摆放后，系统会对所收集的数据进行清洗，剔除异常值或对缺失值进行整理，然后再对数据进行分析处理。
基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析装置，装置包括VR穿戴设备、眼动仪和主控机，所述VR穿戴设备和眼动仪均与主控机电性连接，所述主控机的内部设有沙具特征识别模块、图像实时处理模块、数据采集模块、分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块、处理器和人机交互模块，所述VR穿戴设备与沙具特征识别模块电性连接，所述眼动仪与图像实时处理模块电性连接，所述沙具特征识别模块和图像实时处理模块均与数据采集模块电性连接，所述数据采集模块依次与分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块和处理器电性连接，所述处理器与人机交互模块电性连接。
优选的，所述主控机的内部还设有数据储存模块，所述数据储存模块分别与电性连接数据采集模块、分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块和处理器电性连接。
优选的，所述人机交互模块具体为一种触控显示器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结合眼动技术、虚拟现实技术，协助用户对三维沙具进行操作摆放，从而完成心中的象征世界。用户在虚拟现实(VR)技术的协助下，实现声音、光影、触感等多维度体验的身临其境的感觉，从而真实地表达自己内心的体验和感受。心理沙盘摆放完成后，用户可以直接查看心理分析报告，这为心理咨询的服务带来了极大的便捷，让用户在轻松的环境中实现心理调节。
1、结合眼动技术，在用户摆放沙盘的同时记录用户的眼动数据，以便给咨询师提供眼动信息作为咨询参考依据。解决了无法记录眼动信息，分析过于主观的问题。
2、多维虚拟心理沙盘可记录用户的操作轨迹，把用户摆放沙盘的轨迹回放出来，解决了实体沙盘人工记录数据的低效问题。
3、采用虚拟现实技术，使用户在摆放沙盘使有沉浸感，摆脱了实体沙盘摆放过程中咨询师的介入，使整个操作过程更流畅更真实。
4、多维虚拟心理沙盘在分析流程中建立了一套标准化的分析模型，用户摆放完沙盘就可以智能出系统分析报告，解决了实体沙盘无法实时出报告的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析装置的系统框图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，方法包括以下步骤：
用户在线进行模拟沙盘摆放；模拟沙盘摆放过程中对用户的眼球运动数据进行收集；模拟沙盘摆放完毕后对沙盘摆放行为数据进行收集；系统自动对眼球运动数据和沙盘摆放行为数据进行回归分析，利用最小二乘法的线性回归分析建立沙具分类项的回归方程，再对以周记录的沙具分类项数据进行时间序列分析，最后把眼动数据和沙具数量和位置数据与沙具分类项进行相关分析，得出沙具分类项与眼动和沙具数据之间的相关关系，与多维心理沙盘的数据库调取的眼动数据和沙具的标签解析模型相匹配；最终生成沙具分类项的心理分析报告。
具体而言，方法中采用VR穿戴设备和主机的配合为用户提供三维模拟沙盘摆放，方法中采用眼动仪对用户眼动轨迹数据进行收集。
具体而言，方法中多维虚拟心理沙盘利用三维特征点定标技术对沙盘场景和模具进行三维定位，将沙具像素点强度作为特征，已标定的训练集附近的像素点和点对之间的距离作为特征池，将特征值引入回归树模型，最终形成特征定标
具体而言，方法中把用户的身体动作与沙盘场景中的标定进行三维空间匹配，首先将行为空间数据与沙盘三维空间数据进行校准，其次确定行为空间数据与沙盘三维空间数之间的比例关系，最终形成精确模式匹配
具体而言，方法中把用户的眼球运动数据与沙盘摆放行为数据进行叠加，把二维空间图像按行延展成一维的时间信号，再配以区分行、场开始的同步信号，按照视频信号的时序在适当时刻标记眼动数据，实现叠加效果。
具体而言，方法中当用户完成心理沙盘的摆放后，系统会对所收集的数据进行清洗，剔除异常值或对缺失值进行整理，然后再对数据进行分析处理。
多维虚拟心理沙盘，属于表达性游戏艺术治疗的范畴，它在实体沙盘游戏的基础上，结合积极想象技术与自发表达理论，在安静的环境中，通过虚拟的场景中的三维模型创造出一个与用户内在状态一致的象征世界，基于这个象征世界，在咨询师的帮助下，实现内在心理疗愈，同时可以实现远程心理咨询。
多维虚拟心理沙盘不仅指沙具和场景是三维的，更是指用户在虚拟现实(VR)技术的协助下，实现声音、光影、触感等多维度体验的身临其境的感觉，从而真实地表达自己内心的体验和感受。这是超越了实体心理沙盘的新的技术体验。
首先需要搭建一个嵌入式的系统，使用角膜反射技术抓取从人眼角膜和瞳孔反射的红外线，然后利用图像处理技术，得到眼球的完整图像，最后对眼球视线变化的数据进行分析，与多维虚拟心理沙盘中的场景进行数据叠加，可实现沙盘摆放过程中的眼球追踪。
采用三维成像技术定位心理沙盘中所有模型的特征点，当用户在摆放心理沙盘的过程中，对特征点与场景坐标进行模式匹配，从而获取用户摆放沙盘的轨迹，生成回放报告。
多维虚拟心理沙盘利用三维特征点定标技术对沙盘场景和模具进行三维定位，将沙具像素点强度作为特征，已标定的训练集附近的像素点和点对之间的距离作为特征池，将特征值引入回归树模型，最终形成特征定标。
多维虚拟心理沙盘利用模式匹配法，把用户的身体动作与沙盘场景中的标定进行三维空间匹配，首先将行为空间数据与沙盘三维空间数据进行校准，其次确定行为空间数据与沙盘三维空间数之间的比例关系，最终形成精确模式匹配。
多维虚拟心理沙盘利用数据图像叠加技术，把用户的眼球运动数据与沙盘摆放行为数据进行叠加，本发明中图像传输器输出的是标准的数字视频信号，把二维空间图像按行延展成一维的时间信号，再配以区分行、场开始的同步信号，按照视频信号的时序在适当时刻标记眼动数据，实现叠加效果。
多维虚拟心理沙盘的智能操作和分析流程如图2所示：
对上述流程的详细说明(第一部分)：用户打开多维心理沙盘系统后，自动调取多维心理沙盘的数据库，主要获取历史沙盘摆放数据以及虚拟场景的数据，基于这些数据，生成三维逼真的图像场景。当用户佩戴相应的虚拟设备后，系统可捕捉用户的身体动作，便于进行动作与沙盘场景的模式匹配。当用户摆放心理沙盘时，系统记录用户摆放的过程，沙具的移动和场景的变化等数据，基于这些数据，进行沙具的三维特征点定标。所有的这些动作和沙具移动的轨迹可生成行为轨迹视频，也就是系统中的回放模块。用户在摆放沙盘的过程中，眼动仪开始捕捉瞳孔数据，多维心理沙盘系统的眼动分析模块会实时对眼动仪处理的眼动图像数据进行分析和数据提取，最终利用数据叠加的原理，把生成的眼动点与回放视频进行图像叠加，最终形成带眼动轨迹的行为视频。这个视频会同步记录到多维心理沙盘数据库中。
对上述流程的详细说明(第二部分)：当用户完成心理沙盘的摆放后，系统会对所收集的数据进行清洗，剔除异常值或对缺失值进行整理，然后自动对眼动数据和沙具数量和位置数据进行回归分析，利用最小二乘法的线性回归分析建立沙具分类项的回归方程，再对以周记录的沙具分类项数据进行时间序列分析，探讨其心理层面的规律，最后把眼动数据和沙具数量和位置数据与沙具分类项进行相关分析，得出沙具分类项与眼动和沙具数据之间的相关关系，与多维心理沙盘的数据库调取的眼动数据和沙具的标签解析模型相匹配，最终生成沙具分类项的心理分析报告。
如图1所示本发明可以结合眼动技术、虚拟现实技术，协助用户对三维沙具进行操作摆放，从而完成心中的象征世界。用户在虚拟现实(VR)技术的协助下，实现声音、光影、触感等多维度体验的身临其境的感觉，从而真实地表达自己内心的体验和感受。心理沙盘摆放完成后，用户可以直接查看心理分析报告，这为心理咨询的服务带来了极大的便捷，让用户在轻松的环境中实现心理调节
请参阅图2，基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析装置，装置包括VR穿戴设备、眼动仪和主控机，VR穿戴设备和眼动仪均与主控机电性连接，VR穿戴设备用以匹配主控机使用，为用户提供虚拟沙盘摆放操作，眼动仪用以收集用户在摆放虚拟沙盘时眼动轨迹数据信息，主控机的内部设有沙具特征识别模块、图像实时处理模块、数据采集模块、分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块、处理器和人机交互模块，VR穿戴设备与沙具特征识别模块电性连接，沙具特征识别模块用以处理VR穿戴设备上用户在摆放虚拟沙盘时沙盘内沙具的数量、位置等三维特点数据并传输给数据采集模块，眼动仪与图像实时处理模块电性连接，沙具特征识别模块和图像实时处理模块均与数据采集模块电性连接，图像实时处理模块用以接收眼动仪的数据并对数据进行处理传递至数据采集模块，数据采集模块依次与分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块和处理器电性连接，分析模型构件模块用以将数据采集模块收集的用户数据建立成相应的模型并将模型的数据传递给数据匹配模块，数据匹配模块用以将分析模型构件模块建立模型数据与数据库中的模型进行比对匹配并将匹配的信息传递给分析报告生成模块，分析报告生成模块用以将匹配后的模型生成相应的报告，处理器与人机交互模块电性连接，人机交互模块用以使用户或管理者在主机上获取或输入相关信息。
具体而言，主控机的内部还设有数据储存模块，数据储存模块分别与电性连接数据采集模块、分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块和处理器电性连接，数据储存模块用以储存数据，可储存各阶段不同的数据，储存数据采集模块采集的初始数据、经过分析构型模块分析构件模型后的模型数据、经过数据配皮模块与数据库中数据模型匹配得出结论的数据以及经过分析报告生成模块处理生成的最终分析报告的数据，可供管理员或用户查看不同阶段生成的数据。
具体而言，人机交互模块具体为一种触控显示器，触控显示器表达直观且操作简单。
本发明因心理障碍而导致的突发性严重事件，如自杀、伤害他人、自残等事件也屡见不鲜，也不乏因为心理问题及亲子关系紧张而引发的恶性犯罪事件。然而，除了已显现的事件外，尚有很多心理问题依然存在潜在的风险。所以，亟需有效的科学工具和手段协助学校提前对问题进行筛查和干预，同时辅助家长关注孩子的心理健康问题，防范心理隐患，避免突发事件的发生。因此本发明的社会效益价值如下：
第一，通过智能化工具辅助学校对学生的心理问题进行筛查和监控，建构学生心理档案，防范和减少心理隐患，避免突发事件的发生。
第二，个体使用本发明时，也具有一定的缓解心理压力和排解消极情绪的作用，对提升个体的心理健康状况有积极的作用。
第三，将心理投射分析测评方法形成智能化产品，突破了传统的心理测评中量表测评的方法，丰富了心理测评的方法和维度。
第四，为心理投射分析技术及理论的研究和发展提供了科学的、智能化的系统工具，对心理投射分析技术及理论的研究和发展起到积极的促进作用。
经济效益
本发明装置与相关的设备、终端设备以及其他相关配件产品密切相关，因此本发明产品化后会带动相关设备生产厂商的发展，因此具有巨大的市场前景和经济效益。
第一，对上游设备厂商的发展具有促进作用，能为上游设备厂商带来经济效益。
第二，本发明产品与其他相关心理设备具有互补性，因此也可以带动其他心理设备产品的发展，带来经济效益。
技术效果
技术方面因为采用了图像识别、人工智能技术、搜索技术、机器学习等，因此与传统产品相比，具有以下几方面的技术效果：
第一，客户体验方面：摆放的沙盘场景呈现3D效果，更加逼真，场景的塑造更加形象化，提升了沙盘场景应用的客户体验感。
第二，效率方面：本发明通过电子化、数字化手段实现，比起传统沙盘在寻找沙具元素以及场景塑造方面更加快速，效率平均提升5倍左右。
第三，数据收集方面：比起传统的数据采集方式，本发明的数据采集速度更快、数据信息更加全面系统化，而且自动化大大节约了传统方式收集数据耗费的大量人力。
第四，技术先进性方面：技术上采用了先进的技术，包括图像识别、人工智能技术、搜索技术、机器学习等，同时还能够与其他先进设备，如眼动仪、VR设备等进行对接，体现了技术的先进性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，其特征在于：方法包括以下步骤：
用户在线进行模拟沙盘摆放；模拟沙盘摆放过程中对用户的眼球运动数据进行收集；模拟沙盘摆放完毕后对沙盘摆放行为数据进行收集；系统自动对眼球运动数据和沙盘摆放行为数据进行回归分析，利用最小二乘法的线性回归分析建立沙具分类项的回归方程，再对以周记录的沙具分类项数据进行时间序列分析，最后把眼动数据和沙具数量和位置数据与沙具分类项进行相关分析，得出沙具分类项与眼动和沙具数据之间的相关关系，与多维心理沙盘的数据库调取的眼动数据和沙具的标签解析模型相匹配；最终生成沙具分类项的心理分析报告。
2.根据权利要求1所述的基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，其特征在于：方法中采用VR穿戴设备和主机的配合为用户提供三维模拟沙盘摆放，方法中采用眼动仪对用户眼动轨迹数据进行收集。
3.根据权利要求1所述的基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，其特征在于：方法中多维虚拟心理沙盘利用三维特征点定标技术对沙盘场景和模具进行三维定位，将沙具像素点强度作为特征，已标定的训练集附近的像素点和点对之间的距离作为特征池，将特征值引入回归树模型，最终形成特征定标。
4.根据权利要求1所述的基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，其特征在于：方法中把用户的身体动作与沙盘场景中的标定进行三维空间匹配，首先将行为空间数据与沙盘三维空间数据进行校准，其次确定行为空间数据与沙盘三维空间数之间的比例关系，最终形成精确模式匹配。
5.根据权利要求1所述的基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，其特征在于：方法中把用户的眼球运动数据与沙盘摆放行为数据进行叠加，把二维空间图像按行延展成一维的时间信号，再配以区分行、场开始的同步信号，按照视频信号的时序在适当时刻标记眼动数据，实现叠加效果。
6.根据权利要求1所述的基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析方法，其特征在于：方法中当用户完成心理沙盘的摆放后，系统会对所收集的数据进行清洗，剔除异常值或对缺失值进行整理，然后再对数据进行分析处理。
7.基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析装置，其特征在于：装置包括VR穿戴设备、眼动仪和主控机，所述VR穿戴设备和眼动仪均与主控机电性连接，所述主控机的内部设有沙具特征识别模块、图像实时处理模块、数据采集模块、分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块、处理器和人机交互模块，所述VR穿戴设备与沙具特征识别模块电性连接，所述眼动仪与图像实时处理模块电性连接，所述沙具特征识别模块和图像实时处理模块均与数据采集模块电性连接，所述数据采集模块依次与分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块和处理器电性连接，所述处理器与人机交互模块电性连接。
8.根据权利要求7所述的基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析装置，其特征在于：所述主控机的内部还设有数据储存模块，所述数据储存模块分别与电性连接数据采集模块、分析模型构件模块、数据匹配模块、分析报告生成模块和处理器电性连接。
9.根据权利要求7所述的基于眼动交互的多维虚拟心理沙盘智能分析装置，其特征在于：所述人机交互模块具体为一种触控显示器。
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