CN114159671A - 基于vr全景视频的大学生心理健康训练系统及训练方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统及训练方法，系统包括硬件交互子系统，硬件交互子系统用于与训练者之间实现数据传输以及生理数据的采集；软件子系统，软件子系统与硬件交互子系统信号连接并用于实现数据储存并构建虚拟现实环境；数据分析系统，数据分析系统用于收集和分析数据并生成结果报告；硬件交互子系统包括用于承载训练者的机械椅以及穿戴在训练者上的VR交互装置；软件子系统用于在VR交互装置上构建虚拟现实环境，机械椅能够调节不同的姿态以适应不同的虚拟现实环境。本发明通过设置机械椅令训练者能够在不同身体姿态的情况下针对不同的虚拟现实场景进行交互，提高了训练者的训练效果。

Description

基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统及训练方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统。
背景技术
近年来，大学生心理健康问题日益突出，已经成为学生、家长、高校乃至整个社会普遍关注的问题。进一步研究大学生产生心理障碍的主要原因，加强大学生的心理健康教育，探索有针对性的疏导方法，对促进大学生全面发展有着重要的指导意义。
现有对大学生心理健康教育的具体做法主要是，利用课下时间进行心理咨询活动，为个别学生解决生活学习中存在的一些具体问题，帮助他们加紧对自我、对他人、对外界环境的认识，使之在此基础上，扬长避短，从心理上接受或排除其主观与客观之间的“矛盾”，达到个人与环境渐趋协调一致，从而提高适应能力。同时，通过参加讲座或观看在线视频的方式自我调节心理紧张、恐惧。
就目前来看，有部分大学生羞于主动寻求心理健康老师寻求帮助，耻于被打上“心理不健康”的标签。并且，不少学校对学生的心理健康教育不够重视或流于形式，心理健康教育材料大多通过多为文字、视频等呈现，心理健康教育工作依旧停留在传统心理辅导过程，心理健康教育方式的局限性较高，并且心理健康教育的效果较差。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统及训练方法，旨在解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统包括：
硬件交互子系统，所述硬件交互子系统用于与训练者之间实现数据传输以及生理数据的采集；
软件子系统，所述软件子系统与所述硬件交互子系统信号连接并用于实现数据储存并构建虚拟现实环境；
数据分析系统，所述数据分析系统用于收集和分析数据并生成结果报告；
所述硬件交互子系统包括用于承载训练者的机械椅以及穿戴在训练者上的VR交互装置；
所述软件子系统用于在VR交互装置上构建虚拟现实环境，所述机械椅能够调节不同的姿态以适应不同的虚拟现实环境。
在一实施例中，所述机械椅包括支座、设置在所述支座上的减震升降系统设置在所述减震升降系统上的安装板以及设置在所述安装板上的座椅以及设置在所述安装板上的靠背，所述座椅的右端与所述安装板的右端铰接连接，所述座椅的背面中部设置有第一调节杆，所述靠背的下端与所述安装板的中部铰接连接，所述靠背的背面中部上设置有第二调节杆。
在一实施例中，所述机械椅还包括设置呈L型的脚踏板和设置在安装板上的L型扶手，所述脚踏板铰接连接在所述安装板的端部，所述机械椅还包括移动轮，所述移动轮与所述支座连接。
在一实施例中，所述VR交互装置包括佩戴在训练者眼部的VR眼镜以及操作手柄。
在一实施例中，所述硬件交互子系统还包括生理信号采集装置，所述生理信号采集装置用于集训练者的心电波、脑电波数据，所述VR交互装置还包括设置在所述VR眼镜上的眼动仪以采集训练者的眼动轨迹特征。
在一实施例中，所述软件子系统包括构建心理健康VR治疗场景模型，以及心理健康系统专属网站和小程序、生理电信号采集软件。
在一实施例中，所述生理电信号采集软件用于脑电信号、心电信号、眼动监测数据的采集与存储。
另外，本发明还提供一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练方法，所述方法包括：
S1、训练者依次佩戴好VR交互装置、生理信号采集装置后坐力在机械椅上；
S2、采集训练者在静息状态下的脑电波、心电波数据，并将采集到的数据作为比对数据进行存储；
S3、通过VR眼睛构建虚拟现实场景使训练者使其交互，同时采集交互时训练者变化量大于相应设定变化量的生理特征，同时记录相应时刻的眼动仪所监测的数据和当前虚拟现实场景；
S4、改变虚拟现实场景并通过机械椅调节训练者的身体姿态以适应不同的虚拟现实环境并重复步骤S3的过程；
S5、将多次采集到的数据整理后进行存储并输出结果报告。
在一实施例中，所述步骤S2中的生理信号，包括脑电波和心电波数据信号。
在一实施例中，所述步骤S3中，眼动数据包括训练者的眼动状态，并采集训练者的瞳孔大小、眨眼状态和聚焦时间的数据。
本发明的技术方案中，基于VR全景技术的大学生心理健康辅助康复系统，利用虚拟现实技术进行心理健康训练，与以往的心理训练技术相比VR技术突破了以往心理训练技术的局限性，具有逼真的现场感和趣味性、以及可控的个性化训练环境，在心理训练中有较强的仿真感也具有很强的安全性。并且通过设置机械椅令训练者能够在不同身体姿态的情况下针对不同的虚拟现实场景进行交互，提高了训练者的训练效果。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例的机械椅呈辅助站立状态时的结构示意图；
图2为本发明实施例的机械椅呈坐立状态时的结构示意图；
图3为本发明实施例的机械椅呈平躺状态时的结构示意图。
附图标号说明：10、支座；20、减震升降系统；30、安装板；40、座椅；50、靠背；60、第一调节杆；70、第二调节杆；80、L型扶手；90、脚踏板；100、移动轮；110、固定带。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
并且，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统。
如图1-3所示，本发明实施例提供的基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统包括硬件交互子系统，所述硬件交互子系统用于与训练者之间实现数据传输以及生理数据的采集；
软件子系统，所述软件子系统与所述硬件交互子系统信号连接并用于实现数据储存并构建虚拟现实环境；
数据分析系统，所述数据分析系统用于收集和分析数据并生成结果报告；
所述硬件交互子系统包括用于承载训练者的机械椅以及穿戴在训练者上的VR交互装置；
所述软件子系统用于在VR交互装置上构建虚拟现实环境，所述机械椅能够调节不同的姿态以适应不同的虚拟现实环境。
在本实施例中，基于VR全景技术的大学生心理健康辅助康复系统，利用虚拟现实技术进行心理健康训练，与以往的心理训练技术相比VR技术突破了以往心理训练技术的局限性，具有逼真的现场感和趣味性、以及可控的个性化训练环境，在心理训练中有较强的仿真感也具有很强的安全性。并且通过设置机械椅令训练者能够在不同身体姿态的情况下针对不同的虚拟现实场景进行交互，提高了训练者的训练效果。
其中，所述机械椅包括支座10、设置在所述支座10上的减震升降系统20设置在所述减震升降系统20上的安装板30以及设置在所述安装板30上的座椅40以及设置在所述安装板30上的靠背50，所述座椅40的右端与所述安装板30的右端铰接连接，所述座椅40的背面中部设置有第一调节杆60，所述靠背50的下端与所述安装板30的中部铰接连接，所述靠背50的背面中部上设置有第二调节杆70。在本实施例中，通过第一调节杆60的伸缩来带动座椅40转动，第二调节杆70的伸缩带动靠背50的转动，来实现机械椅的多种姿态，例如图1中，训练者坐立在座椅40上时，可以通过第一调节杆60的伸缩来辅助训练者站立，又可以调节为图2中训练者坐立的姿态，还可以调节为图3中训练者平躺的姿态，并且还可以通过控制减震升降系统20来调节座椅40的高度。其中，减震升降系统20可采取电机驱动伸缩轴的结构进行实现，同时设置多个弹簧减震结构即可，当然在其他地实施例中，减震升降系统20不限于此结构。机械椅上还设置有固定带110，固定带110用户固定住训练者，起到安全保护的作用。
另外，所述机械椅还包括移动轮100，所述移动轮100与所述支座10连接，从而可以通过移动轮100来带动训练者移动。同时，所述机械椅还包括设置在所述安装板30上的L型扶手80以及呈L型的脚踏板90，所述脚踏板90铰接连接在所述安装板30的右端部。在本实施例中，扶手可以支撑训练者的手部，而脚踏板90可以支撑训练者的腿部，使训练者在进行心理健康训练时更为舒适。
在上述实施例中，所述VR交互装置包括佩戴在训练者眼部的VR眼镜以及操作手柄。VR眼镜可在软件子系统的控制下生成多种不同类型的虚拟现实环境，虚拟现实环境包括密集恐惧、恐高、特定场所恐怖等VR训练场景，用于进行系统脱敏训练，进行心理辅导及干预，虚拟现实环境还包括沙滩、星空、水上乐园等VR放松场景，用于疏导心理压力。从而针对目前大学生常见心理疾病设定相应的VR模型，设定相应的虚拟场景、音乐及引导词，再将所述模型优化，通过VR眼镜输出，将干预目标置于相应的虚拟环境，让干预目标与虚拟世界的人物进行交互，通过虚拟世界的整体环境影响干预目标的心情、想法，从根源上消除训练者较差的心里想法，从而达到干预训练者的目的。
其中，VR交互装置运用Rhino软件建立三维模型，采用unity3D建模方式对VR虚拟场景进行控制和仿真，借助steamVR软件进行用户操作。
同时，所述硬件交互子系统还包括生理信号采集装置，所述生理信号采集装置用户采集训练者的心电波、脑电波数据。生理信号采集装置用于脑电信号、心电信号、眼动监测数据的采集与存储。训练者在进入沉浸之后，面对设定的场景以及相应音乐的渲染，情绪会受到不同程度的影响，更有利于直面用户的内心，体验过程中会产生α、β、δ、θ波不同的心率，以通过检测到不同的心率来判断训练者的心理状况。
所述VR交互装置还包括设置在所述VR眼镜上的眼动仪以采集训练者的眼动轨迹特征。在本实施例中，眼动监测是指用于追踪眼动状态，结合瞳孔大小、眨眼状态、聚焦时间等分析心理状态，眨眼速度快表明用户思维活跃状态良好，紧张度较高，注意力比较集中，眨眼频率快表明用户对该场景具有较高兴趣，在训练者进行训练时，同样将眼动仪检测的数据进行采集并储存。
同时，软件子系统还能够生成供训练者查看的心里健康系统专属网站及小程序，训练者可在心里健康系统专属网站及小程序实现系统的交流、运营与反馈，包括心理测评、预约咨询、交流论坛、意见反馈。
可以理解的是，基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统还包括存储器，存储器用于存储相应数据、心理量表、测评数据、心理数据、学生信息等，便于实时在线采集更新上传的数据，根据存储数据库生成相应的分析报告，用于解析心理健康状况。
另外，本发明还提供一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练方法，所述方法包括：
S1、训练者依次佩戴好VR交互装置、生理信号采集装置后坐在机械椅上；
S2、采集训练者在静息状态下的脑电波、心电波数据，并将采集到的数据作为比对数据进行存储；
S3、通过VR眼睛构建虚拟现实场景使训练者使其交互，同时采集交互时训练者变化量大于相应设定变化量的生理特征，同时记录相应时刻的眼动仪所监测的数据和当前虚拟现实场景；
S4、改变虚拟现实场景并通过机械椅调节训练者的身体姿态以适应不同的虚拟现实环境并重复步骤S3的过程；
S5、将多次采集到的数据整理后进行存储并输出结果报告。
在一个具体地实施例中，步骤一：训练者依次佩戴好VR交互装置、生理信号采集装置后坐在机械椅上；
步骤二：采集训练者在静息状态下的脑电波、心电波数据，并将采集到的数据作为比对数据进行存储；
步骤三：通过VR设备构建虚拟现实场景进行训练者的交互，可进入自由心理训练模型或心理放松训练模型，其首先进入中性环境，环境随着需要诱发的目标情绪的不同而逐渐改变，整个过程中需要指导语引导，让用户确信自己身处于一个“真实”的环境中，同时播放具有强烈情绪色彩的音乐，唤起用户愉快、悲伤或者中性的情绪状态。
若诱发悲伤情绪，则播放相应悲凉的场景(冷色系)，播放悲凉的音乐；若诱发愉悦情绪，则场景偏暖色系，播放愉悦轻盈的音乐，此时，相应的脑电波伴随情绪呈现相应的特征：(1)δ波：0.5～4Hz，人在极度疲劳和昏睡或麻醉状态下出现，清醒时没有加强现象；(2)θ波：4～8Hz，人在深度松弛状态时出现此波，在受挫或者郁闷时极为显著；(3)α波：8～14Hz，无外加刺激时，频率恒定；人在清醒，安静并闭眼时该节律最明显，睁开眼睛(受到光刺激)或其它刺激时，立刻消失；(4)β波：14～30Hz，表示大脑皮层的兴奋状态，精神紧张，情绪激动或亢奋时出现，此时人脑意识清醒，比较敏感。因此可通过采集到的不同种类不同频率的脑电波来判断训练者当前的心里状况
步骤四：改变虚拟现实场景并通过机械椅调节训练者的身体姿态以适应不同的虚拟现实环境并重复步骤S3的过程；
步骤五：将多次采集到的数据整理后进行存储并输出结果报告。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统，其特征在于，所述基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统包括：
硬件交互子系统，所述硬件交互子系统用于与训练者之间实现数据传输以及生理数据的采集；
软件子系统，所述软件子系统与所述硬件交互子系统信号连接并用于实现数据储存并构建虚拟现实环境；
数据分析系统，所述数据分析系统用于收集和分析数据并生成结果报告；
所述硬件交互子系统包括用于承载训练者的机械椅以及穿戴在训练者上的VR交互装置；
所述软件子系统用于在VR交互装置上构建虚拟现实环境，所述机械椅能够调节不同的姿态以适应不同的虚拟现实环境。
2.根据权利要求1所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统，其特征在于，所述机械椅包括支座、设置在所述支座上的减震升降系统设置在所述减震升降系统上的安装板以及设置在所述安装板上的座椅以及设置在所述安装板上的靠背，所述座椅的右端与所述安装板的右端铰接连接，所述座椅的背面中部设置有第一调节杆，所述靠背的下端与所述安装板的中部铰接连接，所述靠背的背面中部上设置有第二调节杆。
3.根据权利要求2所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统，其特征在于，所述机械椅还包括设置呈L型的脚踏板和设置在安装板上的L型扶手，所述脚踏板铰接连接在所述安装板的端部，所述机械椅还包括移动轮，所述移动轮与所述支座连接。
4.根据权利要求1所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统，其特征在于，所述VR交互装置包括佩戴在训练者眼部的VR眼镜以及操作手柄。
5.根据权利要求4所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统，其特征在于，所述硬件交互子系统还包括生理信号采集装置，所述生理信号采集装置用于采集训练者的心电波、脑电波数据，所述VR交互装置还包括设置在所述VR眼镜上的眼动仪以采集训练者的眼动轨迹特征。
6.根据权利要求5所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统，其特征在于，所述软件子系统包括构建心理健康VR治疗场景模型，以及心理健康系统专属网站和小程序、生理电信号采集软件。
7.根据权利要求6所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练系统，其特征在于，所述生理电信号采集软件用于脑电信号、心电信号、眼动监测数据的采集与存储。
8.一种基于VR全景视频的大学生心理健康训练方法，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的训练系统，所述训练方法包括：
S1、训练者依次佩戴好VR交互装置、生理信号采集装置后坐力在机械椅上；
S2、采集训练者在静息状态下的生理信号，并将采集到的数据作为比对数据进行存储；
S3、通过构建虚拟现实场景使训练者使其交互，同时采集交互时训练者变化量大于相应设定变化量的生理特征，同时记录相应时刻的眼动数据和当前虚拟现实场景；
S4、改变虚拟现实场景并通过机械椅调节训练者的身体姿态以适应不同的虚拟现实环境并重复步骤S3的过程；
S5、将多次采集到的数据整理后进行存储并输出结果报告。
9.根据权利要求8所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练方法，其特征在于，所述步骤S2中的生理信号，包括脑电波和心电波数据信号。
10.根据权利要求8所述的基于VR全景视频的大学生心理健康训练方法，其特征在于，所述步骤S3中，眼动数据包括训练者的眼动状态，并采集训练者的瞳孔大小、眨眼状态和聚焦时间的数据。
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