[发明专利]基于虚拟现实的成瘾辅助治疗技术平台及使用方法

权利要求书

1.一种基于虚拟现实的成瘾辅助治疗技术平台，其特征在于，所述平台包括用户界面层、领域抽象功能层、数据及知识库共享管理层和硬软件设备驱动接口层，其中所述的用户界面层用于封装用户的双向交互、屏蔽具体应用；

所述数据及知识库共享管理层包括实验平台知识数据库子系统，其包括平台公共实验模板及虚拟材料知识库、实验运行程序及样本数据库和成瘾辅助治疗数据库，用于支撑平台各子系统业务功能模块的实现和最终服务实验设计者、辅助治疗人员的应用界面；

所述领域抽象功能层负责问题功能领域或业务领域的抽象、领域功能的实现，其包括：

实验生成子系统，与所述实验平台知识数据库子系统连接，建立心理实验材料与实验线索变量之间的关系模型，读取所述平台公共实验模板及虚拟材料知识库中的虚拟场景线索反应测试观测模型和虚拟实验流程程序定制模板，输入实验设计者的新实验定制需求，选取满足实验变量要求的虚拟场景材料和设置实验程序运行模板，生成定制的实验运行调度程序，实现实验自动运行功能；

实验运行子系统，与所述的实验生成子系统和实验平台知识数据库子系统连接，用于启动所述实验生成子系统中所定制而成的实验运行调度程序，依次完成实验准备材料自测阶段、正式实验阶段和实验结束数据收集阶段，实验者严格按照计算机实验程序各项操作规范，系统化控制实验的自变量、额外变量 E对测试的影响，实现被试处于封闭沉浸式体验过程，所述额外变量 E 为系统因素、被试因素、交互因素，所述的系统因素包括测试环境/设备/时间；

VR场景体验人机交互实时控制设备设置子系统，用于提供与所述平台性能需求相匹配的软硬件系统集成计算环境，其包括场景呈现装置和多感知传感装备，所述场景呈现装置按照线索刺激时间变量调控要求与所述实验运行子系统连接，用于封闭呈现所述实验运行子系统所运行的实验虚拟场景；所述多感知传感装备用于被试动作实时跟踪捕获，并与所述场景呈现装置上的数据接口同步计算交互连接，使被试佩戴虚拟设备进入场景后能够产生“身临其境”的真实存在感；

人体系统生理及神经系统检测设备设置子系统，用于采集被试在实验过程中所产生的人体系统生理及神经系统检测，以及被试在虚拟场景中的行为反应记录文件、漫游路径记录文件和实验过程实时呈现的场景动画文件；

实验结果子系统，与所述实验运行子系统连接，用于接收被试在实验过程中所产生的实验数据，并对实验数据进行预处理后形成实验测评报告输出；

辅助治疗信息查询子系统，用于为实验设计者、成瘾治疗人员提供对曾经参与过实验的患者个人的历史信息、平台成瘾治疗实验模板库、平台虚拟材料库、VR材料分类标准知识库、系统操作指导及专业术语库在线查询；

所述硬软件设备驱动接口层，用于负责封装硬件的具体交互方式，以及封装外部系统的交互；

所述平台公共实验模板及虚拟材料知识库包括：实验规范模板知识库、平台系统程序数据文件、VR材料分类方法知识库、平台实验材料库、VR知觉整合-记忆心理表征与转换模型知识库和系统使用手册及专业术语字典；

所述的实验运行程序及样本数据库包括：各实验程序文件及运行数据、各实验样本信息及行为生理检测数据和实验数据算法脚本程序；

所述的成瘾辅助治疗数据库包括：成瘾记忆特征数据库、成瘾治疗实验模板库和个体样本档案及测试信息数据库；

所述实验生成子系统中所建立的心理实验材料与实验线索变量之间关系的模型，

场景：S=F(x,y,z,Oi,...,Pj,...,t)，其中，x：材料对研究主体的效用价值，y：材料本体物理特征、z：材料本体心理特征、t:刺激作用时间，用于控制整个实验过程对被试机体线索反应的兴奋性唤醒阈值及反应强度；

场景内物体对象：Oi=f(x,y,z,t)，其中，x：材料对研究主体的效用价值，y：材料本体物理特征、z：材料本体心理特征；

场景内化身对象：Pj=f(Role,Character,Cartoon,t),其中，Role：人称角色定义；Character：人物外形特征模板；Cartoon：动画脚本——包括情境、事件、动作系列；

首先，实验设计者要为具体的测试程序选择需要的场景独立变量的个数，以及线索连续呈现变化方式，包括三种实验自变量模式基本类型：A型、B型、C型，A型是实验自变量是多个场景的不同线索水平；B型是只固定一个场景内的对象呈现不同刺激等级水平；C型是A型与B型的复合组成较为复杂的实验条件；

再进一步按照VR材料三维分类方法知识库模板提供的材料线索分层级材料特征函数，将实验材料的制作要求输入到平台实验材料库中；

所述平台公共实验模板及虚拟材料知识库中设有为整个虚拟环境实验提供定制需求的描述模板，即虚拟实验需求定制1+6模型，其中“1”是描述实验研究目的与假设的核心函数R_{VR实验观测变量} = f（S_VR线索,O_被试因素,E_额外变量,T_时间变量）；“6”是通过六个步骤功能模块录入核心函数的定制信息，其中，S_VR为实验自变量虚拟线索定制需求；实验因变量R_VR观测指标定制需求；实验被试因素O样本筛选标准及实验分组需求；实验额外变量E系统环境实验干扰因素的规避控制方法的实验程序的严格控制需求的定制；时间变量T刺激作用时间用于控制整个实验过程对被试机体线索反应的兴奋性唤醒阈值及反应强度；

所述的虚拟实验流程程序定制模板包括六个步骤功能模块：

新建实验信息模块，用于录入新定制实验的基本信息、创建所属实验文件，分配数据存储资源；

实验材料变量需求定制模块，提取公共知识库模块完成三个步骤的定制任务：步骤一，选择三种实验自变量模式类型；步骤二，描述VR自变量材料物理及心理特征与实验研究对象的关系，以及如何操纵自变量去影响研究对象的反应的虚拟线索自变量水平变化方式的设置，将材料的具体场景制作要求输入到需求定制模板中；步骤三，正式开始实验之前使用平台提供的材料质量测试功能——虚拟材料物理质量检测模块和虚拟场景的临场感测试模块，检验材料制作仿真质量及场景临场感效果，规避眩晕现象各类干扰因素，所述研究对象的反应为即因变量；

实验观测指标定制模块，用于实验因变量观测指标的需求定制，包括生理测量指标、行为反应记录和自我报告信息，实验同步数据信号采集信息，生理检测位置、时间采样参数、信号取样MARK标记操作注意规范；

实验被试及分组信息模块，用于对定制实验虚拟场景中被试信息、筛选金标准文件及实验分组信息；

实验调度程序文件定制模块，用于提取所述实验规范模板知识库，虚拟实验程序定制模板，系统化控制实验的全过程，使实验操控的自变量如何不受额外变量 E对测试的影响，按照实验流程设计对所需各素材和线索材料进行运行时序调度设置，生成可执行实验自动运行程序，所述额外变量 E 为系统因素、被试因素、交互因素，所述的系统因素包括测试环境/设备/时间；

实验数据处理需求定制模块，输入本实验数据的预处理、初步的统计分析及实验报告格式定制需求，更深入数据分析提供外部接口软件。