[发明专利]基于虚拟现实与眼动追踪的空间认知康复训练系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种基于虚拟现实与眼动追踪的空间认知康复训练系统和方法。

背景技术

空间认知能力是智力的重要组成部分，对日常生活中的许多能力具有重要的作用。脑损伤和脑部疾病导致的视觉空间障碍直接影响到被训练者的康复效果、日常生活能力及社会适应能力。目前，临床上缺乏专门针对空间能力障碍的系统训练。部分嵌套在认知康复系统中的空间能力训练主要为二维空间能力训练，缺乏真实情境中的训练。并且，脑损伤或脑部疾病以肢体功能障碍为主要的临床表现，而借助肢体运动进行操作的认知训练系统不适用于各种出现肢体功能障碍者。研究发现眼动一方面可以反映视觉信息的内部心理加工过程，另一方面可以替代肢体功能实现对训练任务的操作。

因此，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何开发更具生态性、有效性和可操作性的空间认知康复训练系统和方法，以适合用肢体功能障碍者的空间认知康复训练。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于虚拟现实和眼动追踪的空间认知障碍康复训练系统，利用虚拟现实为被训练者设置不同难度的空间认知训练情境，通过记录眼动指标分析被训练者空间任务加工特征，根据完成情况启动不同的空间认知训练系统，并引导被训练者采用最优策略完成任务。相对于传统的基于二维抽象情境的认知训练，本发明的康复系统更具生态性、可操作性和有效性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于虚拟现实与眼动追踪的空间认知康复训练系统，包括：

虚拟现实设备，其包括情境显示组件，用于显示虚拟现实场景和训练任务情境；

红外线眼动追踪组件，用于实时获取被训练者根据训练任务要求完成任务过程中的眼动数据，并传输至数据分析模块；

数据分析模块，用于根据眼动追踪组件得到的数据分析被训练者在完成情境任务时的眼动指标，评定被测试者的视觉空间加工特征，并将结果传输至眼动引导认知训练模块；

眼动引导认知训练模块，用于根据所述视觉空间加工特征调用不同眼动提示方式进行引导任务加工。

进一步地，所述系统还包括行为数据采集组件，用于采集训练者的肢体行为数据并传输至数据分析模块。

进一步地，所述眼动指标包括注视点位置、兴趣区域、对兴趣区域的首次注视时间、注视次数、注视持续时间、眼跳幅度和注视轨迹。

进一步地，所述视觉空间加工特征为训练者对于当前训练任务的独立完成情况，所述完成情况通过评分的方式表示；所述评分的确定方法为：从眼动引导认知训练模块获取当前任务的提示符号序列，计算训练者完成任务时的眼动序列与提示符号的序列之间的距离；获取训练者完成任务的注视次数、兴趣区首次注视时间、注视持续时间和眼跳幅度，将以上指标的加权和作为训练结果的评分。

进一步地，所述虚拟现实设备还包括壳体和置于壳体内部的光学镜杯；所述红外线眼动追踪组件集成在虚拟现实设备中，即置于虚拟现实设备的壳体内部，以便于佩戴。

进一步地，所述显示组件在训练任务开始时显示所述训练任务的要求；或

所述系统还可以包括语音模块，在训练任务开始时语音播放所述训练任务的要求；或

所述显示组件在训练任务开始时显示所述训练任务的要求，同时所述语音模块播放所述训练任务的要求，此时所述系统还包括语音模块。

进一步地，空间认知的训练任务模块包括：空间体验任务模块、空间判断任务模块和空间操作任务模块，三个任务模块难度等级依次增强，且每个任务模块中也设置不同难易程度的任务。

基于上述系统，本发明还提供了一种空间认知康复训练方法，包括以下步骤：

步骤1：接收用户对虚拟现实场景和选择训练任务情景的选择；

步骤2：显示所述虚拟现实场景和所述训练任务，并启动眼动跟踪组件；

步骤3：采集训练者根据当前训练任务要求完成任务的过程中的眼动指标；

步骤4：基于所述眼动指标与当前训练任务的最优完成结果进行分析处理，得到训练结果，若训练结果低于预期，则调用眼动引导认知训练模块，进入步骤5，反之，进行下一训练任务；

步骤5：所述眼动引导认知训练模块在当前训练任务画面中显示引导信息，训练者根据所述引导信息完成所述训练任务；

步骤6：仅显示所述训练任务，由训练者独立完成，根据训练者独立完成情况，判断继续当前训练任务还是进行下一训练任务。