[发明专利]基于幼儿脑优势评估的拓展辅助系统

说明书

本发明公开了一套基于脑优势评估的幼儿拓展辅助的软硬件平台，根据幼儿的脑优势状况，推荐拓展训练教学活动。平台包含幼儿的针对性拓展训练核心调度算法，基于OpenBCI及Depth image的脑电特征抽取以及利用这些信息实现对幼儿行为及脑优势发育的评估，同时采用语音识别、视频电话、3D动画的多媒体结合技术实施拓展训练方案，探索基于Kinect及OpenBCI抽取幼儿在拓展训练中的完成度及参与度信息，以及利用这些信息实现对幼儿活动的准确检测。训练过程中幼儿所有反馈会在终端的可视化表现，为幼儿的个体特性的挖掘及发现提供重要参考。通过上述方式，本发明能够对幼儿脑发育进行一个全面的评估，并提供拓展辅助课程来提升幼儿脑发育情况。

技术领域

本发明涉及计算机、人机交互领域，特别是涉及一种体感与脑电技术的结合与应用。

背景技术

本项目的理论基础是脑优势理论(HBDI)(如图1所示)，以及利用脑象图进行动力学特征分析。其中，脑优势理论是Ned Herrmann博士在1978年发明，后经脑电仪(PET扫描)证明HBDI理论的成立。全脑优势是一项生理工具，基于脑神经科学发展而来，反映了人的思维、决策方式。依其理论，每个人的大脑均包含了ABCD四个象限，每个象限代表不同的思维方式，而各人在各象限的得分各不相同，得分越高，其思维在该部分就越偏好，表现于外是为人处世的习惯、风格、反应顺序不同。

脑像图(EEQG)如图2所示是依据混沌动力学原理和脑电图学临床判读规则，通过数据编码分析，记录脑自发电位的一种具有物理性质和示意功能的流体几何图像。人类的精神事件、心理品质、思想特征、智力水平、应变能力、整体机能的完美与和谐，充分地表现在基于脑像图的动力学特征之中。

在软件技术方面，现已经具备一套针对性拓展训练核心调度算法。算法基于智能决策支持系统(IDSS)，建立一个丰富的儿童脑优势知识库。通过检测不同儿童的脑象图，评判出儿童不同的大脑思维方式，进而制定出适合不同儿童的拓展训练课程。

分析目前的早教市场，我们可以发现传统的早教方式存在很多弊端，例如系统教育主要靠学校等教育部门来制定一系列的教学大纲，个性化教育主要靠家长来给孩子通过一些课外班、兴趣班的形式对孩子进行教育，教育效果的评估主要考考试。然而这样的方式消耗了大量的人力资源，并且过程无法监控、效果无法评估。

综上所述，我们需要解决的问题有：首先，如何去减少并消除人力资源的浪费；其次，如何去更加准确地对幼儿学习效果的评估；最后是如何更加有针对性、有效性地提升幼儿的学习能力以及学习水平。

发明内容

本发明主要的目的在于解决上文中所提到的难题，通过构建一种基于脑优势评估技术的幼儿拓展辅助平台，根据幼儿的脑优势状况，进行教育分析评估，以达到发掘幼儿内在成长需求的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种一种基于脑优势评估的幼儿拓展辅助的软硬件平台；其特征在于，包括：

(1)将体感技术与脑电技术首次进行结合。

(2)丰富的人机交互技术的融入。

(3)提供更加个性化以及精准化的评估结果。

本发明所采用的硬件设备(图3所示为硬件框架图)主要包括：

(1)OpenBCI脑波接口，其为一个低成本的开源EEG(脑电图)开发平台，整套OpenBCI包括一个兼容Arduino的开源开发板，一套感知头部信号的点击传感器，还有一个开源数据可视化解析软件。在本发明中，我们使用该设备来对幼儿脑波情况进行检测，并绘制出脑象图来体现幼儿的脑波情况。