[發明專利]基于虛擬現實的空間認知能力智能評估系統和方法

在審

• 申請號: 202210186467.4
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114664442A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 晉建秀;趙藝璇;舒琳
• 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: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G16H50/20;G06F3/01;G06N20/00;G06K9/62
• 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

1.基于虛擬現實的空間認知能力智能評估系統，其特征在于，包括虛擬現實模塊、數據記錄模塊、數據處理模塊、智能評估模塊和數據庫；

所述虛擬現實模塊包括任務軟件單元和主控交互單元，其中：

任務軟件單元用于提供任務登錄界面、沉浸式虛擬現實場景和水迷宮認知測試任務，所述水迷宮認知測試任務包括可供選擇的三種難度、三種模式的測試任務，任務中根據主控交互單元的操作輸入生成包括第一人稱下的視角轉換、位置移動及場景中平臺升降的結果反饋；

主控交互單元包括情境顯示組件和交互輸入組件，通過硬件外設向用戶呈現沉浸式環境場景和認知任務內容，將用戶通過硬件外設進行的操作輸入傳輸至任務軟件單元，觸發相應的反饋再次呈現，實現用戶與虛擬現實場景的交互；

所述數據記錄模塊，與虛擬現實模塊相連，用于采集用戶在任務中的操作輸入和任務反饋信息作為任務態下的同步任務表現數據和行為數據，將相應數據和登錄界面錄入的用戶個人信息以文件形式存儲至數據庫并傳輸至數據處理模塊；

所述數據處理模塊，包括數據預處理和特征提取，利用數據記錄模塊獲得的原始行為數據進行行為分析，提取有效的任務表現特征和行為數據特征；

所述智能評估模塊，以數據處理模塊獲得的任務表現特征和行為數據特征作為輸入，利用訓練好的機器學習回歸模型自動預測空間認知能力評分；

所述數據庫，用于存儲用戶信息、原始任務表現數據和行為數據、所提取的任務表現特征和行為數據特征、智能評估結果。

2.根據權利要求1所述的空間認知能力智能評估系統，其特征在于，所述任務軟件單元的任務登錄界面，包括用戶信息錄入和任務選擇功能，用戶信息包括用戶名、編號、年齡、性別和既往病史，任務選擇以下拉列表方式進行選定；沉浸式虛擬現實場景為一個室內泳池場景，包括中央圓形水池、水面、四周墻壁、池邊參照物和與水面等高的正方形平臺，還包括配合場景的動畫及聲音效果。

3.根據權利要求2所述的空間認知能力智能評估系統，其特征在于，所述任務軟件單元的水迷宮認知測驗任務中，任務難度按照可見的池邊參照物數目設定，三種任務模式包括：

可見平臺模式：用戶以水池中隨機位置、隨機朝向進入任務場景，水池平臺可見，用戶需要在預設時間內，依據水池周圍參照物記憶平臺位置，并通過任務控制模塊進行操作，移動至平臺位置；當用戶移動至平臺位置或到達預設時間，平臺被觸發自動升起，任務結束返回登錄界面；

隱藏平臺模式：用戶需連續完成多次測試，進入任務場景的初始位置分別為水池中多個到平臺距離相等的位置，任務場景與可見平臺模式保持一致，但平臺設置為隱藏對用戶不可見；用戶需根據記憶，以水池周圍參照物為遠端線索，通過任務控制模塊進行操作，在盡可能短的時間內到達平臺位置；當用戶移動至平臺位置，平臺被觸發自動升起，然后進入下一次測試，直至多次測試全部完成，任務結束返回登錄界面；

探索平臺模式：在完成隱藏平臺模式任務后，用戶進入該模式任務，任務場景與隱藏平臺模式保持一致，但平臺被移除無法觸發升起；用戶需要根據記憶和參照物線索，在預設時間內，通過任務控制模塊進行操作，盡可能在原平臺位置活動、停留；到達預設時間，任務自動結束返回登錄界面。

4.根據權利要求2-3中任一項所述的空間認知能力智能評估系統，其特征在于，用戶使用VR外接設備進行操作控制，通過頭戴顯示器向用戶呈現虛擬現實場景。

5.根據權利要求3所述的空間認知能力智能評估系統，其特征在于，所述數據記錄模塊采集的數據包括隱藏平臺模式中每次測試的導航時長、導航路程，探索平臺模式中每次測試的導航路程、位于平臺所在1/4水池范圍內的路程和時長，以及用戶在兩種模式導航過程中每一幀的位置坐標、方向坐標及同步時間戳。