CN114255629A - 基于增强现实的儿童社交情景训练方法及系统 - Google Patents

基于增强现实的儿童社交情景训练方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于增强现实的儿童社交情景训练方法及系统，所述方法包括：通过投影设备将教学场景立体还原到教室空间；通过传感器收集儿童在所述教室空间中进行社交情景训练时的训练数据。本发明采用增强现实的方式，辅助儿童进行融合训练，没有任何佩戴设备的干扰，相对真实环境更加安全，并且，所有的教学场景都尽量模拟真实环境，提高了训练的有效率。

Description

基于增强现实的儿童社交情景训练方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及一种基于增强现实的儿童社交情景训练方法及系统。
背景技术
生活技能方面的缺陷，而对于这些缺陷只能通过特殊教育和训练来干预。让这些患者亲身体验到实际的环境中去，反复地去训练，才可能让这些患者掌握这些基本的技能。由于特殊教育学校和康复中心在教学设备和教学场地等方面的局限性，很多基本的生活技能难以在这些地方展开干预训练。发育迟缓的患者常常存在这一生活技能的困难或缺陷，并且难以在这些特殊教育学校和康复中心展开干预训练。例如孤独症谱系障碍患者的关注事物的点与正常人不同，过马路看似简单，但对于自闭症孩子来说，却是件难事。环境的刺激，比如汽车的鸣笛声、汽车尾气的排放味道等都容易刺激到孩子，导致他们到马路边容易爆发情绪。正常人在马路上行走时，需要不停地关注交通标志。在过马路时，需要观察红绿灯，需要观察来往的车辆。对于孤独症谱系障碍患者而言，在没有强行地干预下，他们几乎不可能去做到这些。
为了解决现在存在的问题，很多机构都是利用玩具或者道具，教孩子去认知这些规则，并多次反复练习。这种场景往往忽略很多干扰因素，是一个纯净的环境，达不到还原真实的环境，孩子到真实环境下依然会无法适应。
目前，主流计算机技术辅助的干预系统可大致分为：类人型机器人、虚拟现实、多媒体动画/游戏三类。这三类干预系统各具优势：类人型机器人提供了一种近似“人-人”交互的模式，而且相对简单的面部表情和肢体语言减少了儿童的畏惧与排斥；虚拟现实技术以其沉浸性、可交互性和构想性为儿童营造了既安全又接近现实生活的环境；多媒体动画/游戏则可以方便地创建基于社交情境的各种学习活动，并且易于部署在特教机构、家庭等地的普通计算机和移动设备上。然而，这三类干预系统也存在各自的缺点：类人机器人是一种集人工智能、电子、机械等多种高新技术为一体的产物，在当前技术水平下只能提供极其有限的交互模式用于儿童的干预，而且几万至数十万元一台的高昂造价阻碍了其在特教机构的普及；虚拟现实设备及资源制作存在与类人机器人一样造价昂贵的问题，而且需要佩戴头盔、数据手套等侵入性设备容易引起儿童的排斥；传统多媒体动画/游戏虽然造价比类人机器人和虚拟现实低廉许多，但无法提供强烈的沉浸感。
其中，现在很多虚拟现实结合的装置都需要，儿童佩戴相应的头盔、手套等侵入性设备，容易引起儿童的排斥，无法达到预期的训练效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于增强现实的儿童社交情景训练方法及系统，旨在解决现有技术中的上述问题。
本发明提供一种基于增强现实的儿童社交情景训练方法，包括：
通过投影设备将教学场景立体还原到教室空间；
通过传感器收集儿童在所述教室空间中进行社交情景训练时的训练数据。
本发明提供一种基于增强现实的儿童社交情景训练系统，包括：
投影设备，用于将教学场景立体还原到教室空间；
传感器，用于收集儿童在所述教师空间中进行社交情景训练时的训练数据。
采用本发明实施例，采用增强现实的方式，辅助儿童进行融合训练，没有任何佩戴设备的干扰，相对真实环境更加安全，并且，所有的教学场景都尽量模拟真实环境，提高了训练的有效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1是本发明实施例的基于增强现实的儿童社交情景训练方法的流程图；
图2是本发明实施例的过马路场景的示意图；
图3是本发明实施例的基于增强现实的儿童社交情景训练系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
方法实施例
根据本发明实施例，提供了一种基于增强现实的儿童社交情景训练方法，图1是本发明实施例的基于增强现实的儿童社交情景训练方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的基于增强现实的儿童社交情景训练方法具体包括：
步骤101，通过投影设备将教学场景立体还原到教室空间；在本发明实施例中，所述投影设备具体为：激光有投影仪。并且，所述教学场景为还原的真实社交情景。
步骤102，通过传感器收集儿童在所述教室空间中进行社交情景训练时的训练数据。在本发明实施例中，所述传感器具体包括：分贝收集器、温湿度收集器、和/或摄像头。
此外，还可以保存所述训练数据并将所述训练数据上传到服务器。
通过所述服务器基于所述训练数据进行计算，对比学生当前课程与历史课程中的反应延迟，动作正确率，问题行为发生频次与频率等数据；对比学生自身与同发育水平其他学生在课程中的反应延迟，动作正确率，问题行为发生频次与频率等数据，生成当前主题课程的表现报告，并且根据学生与自身及他人的数据差异生成后续干预计划的调整方案。
以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行举例说明。
本发明实施例的技术方案采用增强现实的方式，辅助儿童进行融合训练。本发明实施例的技术方案采用激光投影，将所有的教学场景呈现到教室的墙面，儿童进入教室即进入了沉浸式的体验空间，没有任何佩戴设备的干扰，相对真实环境更加安全。其中，所有的教学场景都尽量模拟真实环境，比如过马路，会有汽车行驶，汽车鸣笛，行人说话和等待，红绿灯的闪烁规律完全按照真实环境。此外，还在教室内安装有分贝收集器、温湿度收集器会将数据实时进行记录；在上课期间，小朋友的行为、教学目标的完成情况均会真实记录下来。下课后根据课堂表现，生成每个小朋友针对某个生活场景下的课堂报告，报告里会展示小朋友的课堂表现，以及该场景下后续的教学计划。
例如，让自闭症儿童学会过马路，可以帮助孩子克服很多出行问题，让他们拥有和外界接触的机会。如图2所示，本发明实施例的技术方案通过现实中危险场景的还原，让孩子学习和认知到如何在现实生活中去感知和规避危险，能够让孩子在不同形态环境下(横向马路、纵向马路、多条马路......)去探索和试错。通过多次的试错和练习，针对孩子不同的能力和表现，给予合适的教学方式，向孩子清晰的输入各类安全概念。能让孩子在多次训练后，不再惧怕过马路以及类似的生活场景，知道红绿灯等相关规则，最终实现孩子自发主动的完成过马路的转化效果。此外在孩子探索过马路的时候，系统还会自动记录孩子思考过马路的时间和反应。通过多次的数据对比，可以直观的发现孩子对于这些红灯、绿灯等生活元素的敏感度，从而便于后续针对性的锻炼和提升孩子的某项能力。
综上所述，本发明实施例的技术方案通过设计各种生活场景，将生活场景投影到教室，教师带着小朋友上课，将课室以及上课数据回传到服务器，下课后，服务器将数据进行计算，推出每个孩子的上课表现和后续的干预计划。
系统实施例
根据本发明实施例，提供了一种基于增强现实的儿童社交情景训练系统，图3是本发明实施例的基于增强现实的儿童社交情景训练系统的示意图，如图3所示，根据本发明实施例的基于增强现实的儿童社交情景训练系统具体包括：
投影设备30，用于将教学场景立体还原到教室空间；所述投影设备30具体为：激光有投影仪；所述教学场景为还原的真实社交情景。
传感器32，用于收集儿童在所述教师空间中进行社交情景训练时的训练数据。所述传感器32具体包括：分贝收集器、温湿度收集器、和/或摄像头。
保存模块34，用于保存所述训练数据并将所述训练数据上传到服务器。
服务器36，用于基于所述训练数据进行计算，自动生成当前社交情景训练的表现报告和后续干预计划报告。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
在20世纪30年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书的一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本文件的实施例而已，并不用于限制本文件。对于本领域技术人员来说，本文件可以有各种更改和变化。凡在本文件的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本文件的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于增强现实的儿童社交情景训练方法，其特征在于，包括：
通过投影设备将教学场景立体还原到教室空间；
通过传感器收集儿童在所述教师空间中进行社交情景训练时的训练数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
保存所述训练数据并将所述训练数据上传到服务器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
通过所述服务器基于所述训练数据进行计算，对比儿童当前课程与历史课程中的反应延迟、动作正确率、问题行为发生频次与频率这些数据；对比儿童自身与同发育水平其他儿童在课程中的反应延迟，动作正确率，问题行为发生频次与频率这些数据，生成当前主题课程的表现报告，并且根据学生与自身及他人的数据差异生成后续干预计划的调整方案。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影设备具体为：激光有投影仪。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器具体包括：分贝收集器、温湿度收集器、和/或摄像头。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述教学场景为还原的真实社交情景。
7.一种基于增强现实的儿童社交情景训练系统，其特征在于，包括：
投影设备，用于将教学场景立体还原到教室空间；
传感器，用于收集儿童在所述教师空间中进行社交情景训练时的训练数据。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
保存模块，用于保存所述训练数据并将所述训练数据上传到服务器。
所述服务器，用于基于所述训练数据进行计算，自动生成当前社交情景训练的表现报告和后续干预计划报告。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述投影设备具体为：激光有投影仪；所述传感器具体包括：分贝收集器、温湿度收集器、和/或摄像头。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述教学场景为还原的真实社交情景。
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