[發明專利]一種基于虛擬現實的認知功能評估系統及方法

在審

• 申請號: 202110679504.0
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113521723A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 舒琳;周煜棹;徐向民;趙藝璇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;中山市華南理工大學現代產業技術研究院
• 主分類號: A63F13/211
• 分類號: A63F13/211;A63F13/00;A63F13/537;G06K9/62;G06N3/12;G06N20/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

本發明涉及VR測評技術領域，為基于虛擬現實的認知功能評估系統及方法，包括：VR任務模塊，用于提供沉浸式的虛擬現實游戲和虛擬現實游戲的虛擬場景；人機交互模塊，用于實現用戶與虛擬場景交互；游戲數據采集模塊，采集用戶在虛擬現實任務誘發態下的行為數據；游戲數據采集模塊對行為數據同步處理后進行存儲并發送至數據處理模塊；數據處理模塊，對行為數據進行預處理和特征參數提取得到行為數據特征參數；智能評估模塊，對機器學習回歸模型進行訓練并對用戶的行為數據進行認知功能的評分預測，得到認知功能評估結果。本發明通過虛擬現實任務誘發態下的行為數據準確評價用戶的認知功能能力，評估方式方便易用，評估結果準確。

技術領域

本發明涉及VR測評技術領域，具體是一種基于虛擬現實的認知功能評估系統及方法。

背景技術

認知功能是人腦認識和反映客觀事物的心理機能，包括加工速度、視空間、執行功能等各種能力。認知加工速度體現了大腦神經網絡的傳導速度和運行效能，是反應智力的一般性因素。同時，認知加工速度是年齡與認知能力之間的一個中介因子，是認知老年化的一個重要影響因素。視空間能力是指運用視覺認知對空間信息進行感知、表征、推理和操作的能力，是日常生活中最重要的認知功能之一。大量研究表明，阿爾茲海默癥、腦卒中等疾病均可表現出認知功能下降的現象，主要表現為反應遲鈍、視空間受損等。因此，評估測量認知功能可以用于反應認知老年化、診斷相關疾病等方面，具有十分重要的價值。

認知加工速度可以用完成簡單認知任務的速度、準確率等作為具體的測量指標。視空間能力可以通過對三維空間中運動物體的表象能力來評估。傳統的用于度量認知功能的認知量表或任務包括數字符號替換、數字比較、繪圖任務等，這些量表任務一般都需要在相對安靜的環境中，在專業醫生的指導陪護下進行，耗費時間較多，而且任務的反饋結果往往有限，不夠精確具體。除此之外，大多數量表任務的評估過程一般比較枯燥。因此，針對這些不足，評估的方法需要不斷改進。

虛擬現實技術是一種新興的實用技術，它利用計算機系統模擬一個三維的虛擬世界，使用戶沉浸在該世界中。虛擬現實技術擁有沉浸感、交互性和想象性的特點，它能進行視覺、聽覺、觸覺等多個維度的感官模擬，允許用戶與虛擬世界交互，帶給用戶身臨其境的體驗。隨著科技的發展，使用虛擬現實技術將成為認知功能評估的一種新思路。

發明內容

為解決現有技術所存在的技術問題，本發明提供一種基于虛擬現實的認知功能評估系統及方法，通過虛擬現實任務誘發態下的行為數據準確評價用戶的認知功能能力，用戶可以通過虛擬現實游戲的方式自主評估其認知功能，評估方式方便易用，評估結果準確。

本發明評估系統采用以下技術方案來實現：基于虛擬現實的認知功能評估系統，包括：

VR任務模塊，用于提供沉浸式的虛擬現實游戲和虛擬現實游戲的虛擬場景，虛擬現實游戲為需要同步完成的雙任務游戲；

人機交互模塊，用于接收用戶的游戲操作指令并發送給VR任務模塊生成游戲反饋，實現用戶與虛擬場景交互；還將交互過程中用戶的操作數據記錄為人機交互數據，將人機交互數據作為用戶在虛擬現實任務誘發態下的一種行為數據反饋到VR任務模塊并被游戲數據采集模塊所采集；

游戲數據采集模塊，與VR任務模塊相連，采集用戶在虛擬現實任務誘發態下的行為數據，行為數據包括用戶的游戲表現和人機交互數據，其中用戶的游戲表現直接在VR任務模塊中產生；游戲數據采集模塊對行為數據同步處理后進行存儲并發送至數據處理模塊；

數據處理模塊，對行為數據進行預處理和特征參數提取，最終得到行為數據特征參數；

智能評估模塊，對機器學習回歸模型進行訓練，并使用訓練后的機器學習回歸模型對用戶的行為數據進行認知功能的評分預測；模型訓練中使用遺傳算法對行為數據特征參數進行特征選擇，選擇出與認知功能更具相關性的行為數據特征參數，通過選擇、交叉、變異不斷更新種群，最終得出包含若干個行為特征參數的最優特征子集；訓練好的機器學習回歸模型根據選擇后的行為數據特征參數計算得到最終的認知功能評估結果。