[发明专利]一种基于虚拟现实的认知功能评估系统及方法

说明书

本发明涉及VR测评技术领域，为基于虚拟现实的认知功能评估系统及方法，包括：VR任务模块，用于提供沉浸式的虚拟现实游戏和虚拟现实游戏的虚拟场景；人机交互模块，用于实现用户与虚拟场景交互；游戏数据采集模块，采集用户在虚拟现实任务诱发态下的行为数据；游戏数据采集模块对行为数据同步处理后进行存储并发送至数据处理模块；数据处理模块，对行为数据进行预处理和特征参数提取得到行为数据特征参数；智能评估模块，对机器学习回归模型进行训练并对用户的行为数据进行认知功能的评分预测，得到认知功能评估结果。本发明通过虚拟现实任务诱发态下的行为数据准确评价用户的认知功能能力，评估方式方便易用，评估结果准确。

技术领域

本发明涉及VR测评技术领域，具体是一种基于虚拟现实的认知功能评估系统及方法。

背景技术

认知功能是人脑认识和反映客观事物的心理机能，包括加工速度、视空间、执行功能等各种能力。认知加工速度体现了大脑神经网络的传导速度和运行效能，是反应智力的一般性因素。同时，认知加工速度是年龄与认知能力之间的一个中介因子，是认知老年化的一个重要影响因素。视空间能力是指运用视觉认知对空间信息进行感知、表征、推理和操作的能力，是日常生活中最重要的认知功能之一。大量研究表明，阿尔兹海默症、脑卒中等疾病均可表现出认知功能下降的现象，主要表现为反应迟钝、视空间受损等。因此，评估测量认知功能可以用于反应认知老年化、诊断相关疾病等方面，具有十分重要的价值。

认知加工速度可以用完成简单认知任务的速度、准确率等作为具体的测量指标。视空间能力可以通过对三维空间中运动物体的表象能力来评估。传统的用于度量认知功能的认知量表或任务包括数字符号替换、数字比较、绘图任务等，这些量表任务一般都需要在相对安静的环境中，在专业医生的指导陪护下进行，耗费时间较多，而且任务的反馈结果往往有限，不够精确具体。除此之外，大多数量表任务的评估过程一般比较枯燥。因此，针对这些不足，评估的方法需要不断改进。

虚拟现实技术是一种新兴的实用技术，它利用计算机系统模拟一个三维的虚拟世界，使用户沉浸在该世界中。虚拟现实技术拥有沉浸感、交互性和想象性的特点，它能进行视觉、听觉、触觉等多个维度的感官模拟，允许用户与虚拟世界交互，带给用户身临其境的体验。随着科技的发展，使用虚拟现实技术将成为认知功能评估的一种新思路。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种基于虚拟现实的认知功能评估系统及方法，通过虚拟现实任务诱发态下的行为数据准确评价用户的认知功能能力，用户可以通过虚拟现实游戏的方式自主评估其认知功能，评估方式方便易用，评估结果准确。

本发明评估系统采用以下技术方案来实现：基于虚拟现实的认知功能评估系统，包括：

VR任务模块，用于提供沉浸式的虚拟现实游戏和虚拟现实游戏的虚拟场景，虚拟现实游戏为需要同步完成的双任务游戏；

人机交互模块，用于接收用户的游戏操作指令并发送给VR任务模块生成游戏反馈，实现用户与虚拟场景交互；还将交互过程中用户的操作数据记录为人机交互数据，将人机交互数据作为用户在虚拟现实任务诱发态下的一种行为数据反馈到VR任务模块并被游戏数据采集模块所采集；

游戏数据采集模块，与VR任务模块相连，采集用户在虚拟现实任务诱发态下的行为数据，行为数据包括用户的游戏表现和人机交互数据，其中用户的游戏表现直接在VR任务模块中产生；游戏数据采集模块对行为数据同步处理后进行存储并发送至数据处理模块；

数据处理模块，对行为数据进行预处理和特征参数提取，最终得到行为数据特征参数；

智能评估模块，对机器学习回归模型进行训练，并使用训练后的机器学习回归模型对用户的行为数据进行认知功能的评分预测；模型训练中使用遗传算法对行为数据特征参数进行特征选择，选择出与认知功能更具相关性的行为数据特征参数，通过选择、交叉、变异不断更新种群，最终得出包含若干个行为特征参数的最优特征子集；训练好的机器学习回归模型根据选择后的行为数据特征参数计算得到最终的认知功能评估结果。