[發明專利]基于幼兒腦優勢評估的拓展輔助系統

在審

• 申請號: 201910331501.0
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN111831102A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 高夢迪;柴炎;鄭海賓
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A61B5/0476
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一套基于腦優勢評估的幼兒拓展輔助的軟硬件平臺，根據幼兒的腦優勢狀況，推薦拓展訓練教學活動。平臺包含幼兒的針對性拓展訓練核心調度算法，基于OpenBCI及Depth image的腦電特征抽取以及利用這些信息實現對幼兒行為及腦優勢發育的評估，同時采用語音識別、視頻電話、3D動畫的多媒體結合技術實施拓展訓練方案，探索基于Kinect及OpenBCI抽取幼兒在拓展訓練中的完成度及參與度信息，以及利用這些信息實現對幼兒活動的準確檢測。訓練過程中幼兒所有反饋會在終端的可視化表現，為幼兒的個體特性的挖掘及發現提供重要參考。通過上述方式，本發明能夠對幼兒腦發育進行一個全面的評估，并提供拓展輔助課程來提升幼兒腦發育情況。

技術領域

本發明涉及計算機、人機交互領域，特別是涉及一種體感與腦電技術的結合與應用。

背景技術

本項目的理論基礎是腦優勢理論(HBDI)(如圖1所示)，以及利用腦象圖進行動力學特征分析。其中，腦優勢理論是Ned Herrmann博士在1978年發明，后經腦電儀(PET掃描)證明HBDI理論的成立。全腦優勢是一項生理工具，基于腦神經科學發展而來，反映了人的思維、決策方式。依其理論，每個人的大腦均包含了ABCD四個象限，每個象限代表不同的思維方式，而各人在各象限的得分各不相同，得分越高，其思維在該部分就越偏好，表現于外是為人處世的習慣、風格、反應順序不同。

腦像圖(EEQG)如圖2所示是依據混沌動力學原理和腦電圖學臨床判讀規則，通過數據編碼分析，記錄腦自發電位的一種具有物理性質和示意功能的流體幾何圖像。人類的精神事件、心理品質、思想特征、智力水平、應變能力、整體機能的完美與和諧，充分地表現在基于腦像圖的動力學特征之中。

在軟件技術方面，現已經具備一套針對性拓展訓練核心調度算法。算法基于智能決策支持系統(IDSS)，建立一個豐富的兒童腦優勢知識庫。通過檢測不同兒童的腦象圖，評判出兒童不同的大腦思維方式，進而制定出適合不同兒童的拓展訓練課程。

分析目前的早教市場，我們可以發現傳統的早教方式存在很多弊端，例如系統教育主要靠學校等教育部門來制定一系列的教學大綱，個性化教育主要靠家長來給孩子通過一些課外班、興趣班的形式對孩子進行教育，教育效果的評估主要考考試。然而這樣的方式消耗了大量的人力資源，并且過程無法監控、效果無法評估。

綜上所述，我們需要解決的問題有：首先，如何去減少并消除人力資源的浪費；其次，如何去更加準確地對幼兒學習效果的評估；最后是如何更加有針對性、有效性地提升幼兒的學習能力以及學習水平。

發明內容

本發明主要的目的在于解決上文中所提到的難題，通過構建一種基于腦優勢評估技術的幼兒拓展輔助平臺，根據幼兒的腦優勢狀況，進行教育分析評估，以達到發掘幼兒內在成長需求的目的。

本發明是通過以下技術方案實現的：

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種一種基于腦優勢評估的幼兒拓展輔助的軟硬件平臺；其特征在于，包括：

(1)將體感技術與腦電技術首次進行結合。

(2)豐富的人機交互技術的融入。

(3)提供更加個性化以及精準化的評估結果。

本發明所采用的硬件設備(圖3所示為硬件框架圖)主要包括：

(1)OpenBCI腦波接口，其為一個低成本的開源EEG(腦電圖)開發平臺，整套OpenBCI包括一個兼容Arduino的開源開發板，一套感知頭部信號的點擊傳感器，還有一個開源數據可視化解析軟件。在本發明中，我們使用該設備來對幼兒腦波情況進行檢測，并繪制出腦象圖來體現幼兒的腦波情況。