3d體感生物反饋綜合放鬆訓練系統的製作方法

2023-07-24 04:25:36

專利名稱：3d體感生物反饋綜合放鬆訓練系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種應用於心理學的放鬆訓練系統，尤其涉及採用3D技術、體感交互技術以及生物反饋技術的綜合放鬆訓練系統。
背景技術：
隨著社會進步和科學發展，現代人不僅要求擁有健康的身體，還要擁有健全的心理素質。同時，隨著我國經濟發展和改革不斷深入，職業競爭不斷加劇，生活壓カ不斷加碼，使日常生活中，人們很容易產生情緒低落、心情抑鬱、焦躁煩悶等灰暗和悲觀情緒，而心理 壓カ過大，會導致多種生理和心理疾病。經過多年臨床研究證明，採用科學的方法進行有效的放鬆訓練，有助於緩解緊張狀態，舒緩心理壓力，減少由於壓カ過大而產生的多種生理和心理疾病。其中，生物反饋法是一種先進的心理治療方法。由於此療法訓練目的明確、直觀有效、指標精確，因而求治者無任何痛苦和副作用，深受廣大患者歡迎。傳統的生物反饋療法，通過燈光、簡單音頻或靜態畫面，把受訓者的與心理狀態相關聯的生理參數反饋給受訓者，讓受訓者可以通過主動控制生理參數的方式，調節自身的身心狀態。在傳統的生物反饋療法中，受訓者必須主動集中精力控制自身的狀態並同時注意這些簡單的信號，從這些簡單信號中判斷自己的放鬆程度。這樣的方法存在以下的ー些會影響到訓練效果的劣勢I)受訓者必須主動集中精力來進入受訓狀態並執行受訓內容。如果受訓者存在抗拒或者懷疑的心態，很可能不會積極主動的進入受訓狀態並執行訓練內容；2)受訓者在受訓過程中還要注意簡單的反饋信號，這樣必然會分散受訓者的精力；3)受訓者面對簡單的反饋信號和訓練內容，很容易枯燥，難以堅持。因此，提供ー種讓受訓者快速進入受訓狀態，積極執行受訓內容，同時又簡單直觀的生物反饋綜合放鬆訓練系統，會使訓練效果更顯著。

發明內容
為了克服傳統的生物反饋療法的不足，本發明提供ー種3D體感生物反饋綜合放鬆訓練系統。該系統與受訓者進行體感交互，實時採集、分析後者生理信號，使其進行相應的綜合訓練，井向其輸出相應的3D影音結果，幫助受訓者提高自我心理調節能力，該系統包括多通道生理信號數字採集模塊、生理信號綜合分析處理模塊、心理綜合訓練模塊、心理學資料庫、體感交互設備、無縫3D播放器、3D素材庫、3D實感還原設備，受訓者通過體感交互設備和3D實感還原設備與該系統交互，形成臨場感以強化訓練效果，其中通過多通道生理信號數字採集模塊，同時採集受訓者的多項生理參數；生理信號綜合分析處理模塊接收上述生理參數並分析處理，以形成ー個表徵受訓者放鬆狀態的參考值，此參考值是本系統的數據處理依據；通過體感交互設備，把受訓者的意圖直觀、人性化的傳遞到本系統；通過心理綜合訓練模塊，同時匯集生理信號綜合分析處理模塊的信息以及體感交互設備傳遞來的受訓者意圖，以調取心理學資料庫的資料，向受訓者提供最合適的訓練方法和訓練內容；以及通過心理綜合訓練模塊統ー調度3D素材庫、無縫3D播放器以及3D實感還原設備以進行3D來完成體感生物反饋綜合放鬆訓練。優選的，所述多通道生理信號數字採集模塊由生物傳感器探頭，導聯線，運算放大電路，濾波電路，模數轉換電路以及通用計算機接ロ組成。優選的，所述通用計算機接ロ至少包括藍牙、Wifi無線接ロ。優選的，所述生理參數至少包括心率信號、血氧飽和度信號、肌肉信號、皮膚信號、 腦信號。優選的，所述生理信號綜合分析處理模塊先對不同的生理參數在一定時間內取算術平均值，均方差，然後再對上述處理結果配以加權值以求得最終表徵受訓者放鬆狀態的
參考值。優選的，所述體感交互設備包括通過軀體感覺來控制輸入輸出的設備，優選的，所述輸入輸出的設備至少包括觸控螢幕、重力感應、陀螺儀、空中滑鼠、體感搖杆，光槍。優選的，所述訓練方法至少心理測量評估、心理學知識學習、音樂放鬆訓練、催眠放鬆訓練、3D生物反饋訓練，訓練方法和訓練內容根據受訓者的歷史測試情況，受訓者的主觀意圖，以及大量的臨床實踐結果來綜合選定。優選的，所述心理學資料庫至少包括心理評估題庫，心理學知識書籍、專家心理學講座視頻、心理放鬆治療音樂。優選的，所述3D素材庫由被分割為小片段的不同劇情內容的3D模型及3D影音素材資料組成。優選的，所述無縫3D播放器接受心理綜合訓練模塊的調度，讀取3D素材庫中的3D素材資料，把被分割為小片段的3D素材資料整合起來成為ー個完整的3D影音場景，平滑輸出到3D實感還原設備。優選的，所述3D實感還原設備把無縫3D播放器輸出的3D影音場景，向受訓者還原成逼近真實視覺和聽覺以及其他觸覺體驗的設備，優選的，3D實感還原設備至少包括3D電視機、3D顯示器、3D環繞音響系統，以及振動和氣味發生器。本發明的有益效果是，基於同時又簡單直觀的生物反饋綜實現了對受訓者的身心狀態實時監控與記錄，使心理訓練過程有據可依；通過體感交互技術和3D技術形成友好的交互感和臨場感，讓受訓者快速進入受訓狀態，積極執行受訓內容，使訓練效果更顯著。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I示出了根據本發明實施例的3D體感生物反饋綜合放鬆訓練系統的架構圖。圖2示出了根據本發明實施例的3D體感生物反饋綜合放鬆訓練系統的3D生物反饋訓練流程 圖。圖3示出了根據本發明實施例的3D體感生物反饋綜合放鬆訓練系統的無縫3D播放器時序圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。本發明實施例提出了ー種3D體感生物反饋綜合放鬆訓練系統，參見圖1，其中所示的多通道生理信號數字採集模塊由生物傳感器探頭，導聯線，運算放大電路，濾波電路，模數轉換電路以及包括藍牙、Wifi等多種無線接ロ在內的計算機接ロ組成。所述的生理參數包括但不限於心率信號、血氧飽和度信號、肌肉信號、皮膚信號、腦信號等。基於成本考慮，心率、血氧飽和度信號成本會比較低，適合對精度要求比較低、對成本較為敏感的使用人群；肌肉信號、皮膚信號可以準確反應人體的放鬆狀態，但成本稍高，適合醫療級別設備使用；腦信號精度高，但成本很高，適用於對精度要求特別高的場合。圖I所示的生理信號綜合分析處理模塊，是運行於各種計算機硬體上的軟體。該模塊對多鍾數位訊號進行綜合分析計算。分析方式可以是先對不同的信號數值在一定時間內取算木平均值，均方差等，再對不同信號配以加權值，求得最終表徵受訓者放鬆狀態的參考值。圖I所示的體感交互設備，包括一切的通過軀體感覺來控制輸入輸出的設備，包括但不限於觸控螢幕、重力感應、陀螺儀、空中滑鼠、體感搖杆，光槍等，甚至基於溫感和壓感的各類設備。圖I所示的綜合訓練模塊，同時匯集生理信號綜合分析處理模塊的信息以及體感交互設備傳遞來的受訓者意圖，調取心理學資料庫的資料，向受訓者提供最合適的訓練方法和訓練內容。所述的訓練方法包括但不限於心理測量評估、心理學知識學習、音樂放鬆訓練、催眠放鬆訓練、3D生物反饋訓練等。訓練方法和訓練內容根據受訓者的歷史測試情況，受訓者的主觀意圖，以及大量的臨床實踐結果來綜合選定。圖I所示的心理學資料庫，包括但不限於心理評估題庫，心理學知識書籍、專家心理學講座視頻、心理放鬆治療音樂等，均是經過心理學專家大量臨床實踐證實有效的資料。圖I所示的3D素材庫由被分割為小片段的不同劇情內容的3D模型及3D影音等素材資料組成。圖I所示的無縫3D播放器是ー個特殊的影音輸入輸出軟體，它能接受綜合訓練模塊的調度，讀取3D素材庫中的3D素材，並把離散的3D素材整合起來成為ー個完整的3D影音場景，平滑輸出到3D實感還原設備。無縫3D播放器使受訓者不會感受到表徵其心理狀態的不同3D素材切換時的閃爍或斷續，避免分散受訓者的注意力，幹擾受訓者思維，保證了訓練效果。圖I所示的3D實感還原設備是把由無縫3D播放器輸出的3D影音片段，向受訓者還原成逼近真實視覺和聽覺甚至其他觸覺體驗的設備，其包括但不限於3D電視機、3D顯示器、3D環繞音響系統，甚至振動和氣味發生器等觸覺傳遞設備。3D實感還原設備大大增強了受訓者的臨場感，強化訓練效果。圖2所示的是本發明中3D生物反饋訓練流程圖，描述了系統如何整合各個模塊的不同功能，提供有效的生物反饋訓練。如圖2所示的流程，每次進行正式的生物反饋訓練之前，首先會進行ー個準備階段。進行該準備階段的目的，是為了要採集當前受訓者的基礎數據，以供之後的正式訓練參考之用。在該準備階段中，訓練系統會先向受訓者播放一段預先錄製好的引導3D素材，時長約3分鐘，同時採集受訓者的生理數據。在引導3D素材結束後，系統會根據採集到的數 據測定出ー個基礎值，然後要求訓練的引導者為受訓者輸入ー個目標值。該基礎值表徵受訓者當前的心理生理狀態，目標值表徵希望通過訓練後達到的狀態。採集好基礎值與目標值後，系統進入正式訓練階段。如圖2所示的流程，訓練系統開始持續播放訓練3D素材內容，同時採集受訓者的生理數據。每當到達ー個場景階段時(一般設定為30秒)，測定出ー個階段值。該階段值表徵受訓者在此階段的訓練成果。訓練系統通過一定的算法，比較此階段值與基礎值及目標值的關係，判斷此階段值是否能達到階段目標，以及訓練成果是有效果的、無效果的。根據判定的結果，向受訓者無縫播放表徵成功或失敗反饋3D素材，並繼續進行訓練，依次循環。當訓練時間達到設定的時長時，訓練將進入結束階段。此階段主要向受訓者播放一些放鬆身心的3D素材，井向受測者或訓練引導者給出測試結果報告。至此生物反饋訓練結束。圖3所示的是無縫3D播放器的其中一種實現方式。該實現方式由一個控制器和兩個播放器以及素材資源庫組成。通過控制器協調兩個播放器同時交互操作，有效避免素材切換的閃爍或斷續。如圖3所示的順序，當需要播放第一段3D素材時，控制器向播放器A發出緩存指令，播放器A隨即從素材資源庫讀取素材並進行緩存。控制器待緩存結束後，控制播放器A進行播放。當第一段3D素材將要結束時，播放器A通知控制器。控制器收到通知後，向播放器B發出緩存第二段3D素材的指令，播放器B隨即從素材資源庫讀取素材並進行緩存，緩存完成後通知控制器。控制器確定緩存完畢後，在播放器A通知其第一段3D素材播放完畢時，把播放器B調到前臺播放素材2，之後隱藏播放器A，此時可實現兩端素材的無縫銜接。當第二段3D素材播放將要結束時，控制器採用同樣的調度手段，讓播放器A接替播放器B，無縫播放第三段3D素材，依次循環，直到訓練結束。在本說明書的描述中，參考術語「ー個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「ー些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少ー個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同限定
權利要求
1.ー種3D體感生物反饋綜合放鬆訓練系統，該系統與受訓者進行體感交互，實時採集、分析後者生理信號，使其進行相應的綜合訓練，井向其輸出相應的3D影音結果，幫助受訓者提高自我心理調節能力，該系統包括多通道生理信號數字採集模塊、生理信號綜合分析處理模塊、心理綜合訓練模塊、心理學資料庫、體感交互設備、無縫3D播放器、3D素材庫、3D實感還原設備，受訓者通過體感交互設備和3D實感還原設備與該系統交互，形成臨場感以強化訓練效果，其中 通過多通道生理信號數字採集模塊，同時採集受訓者的多項生理參數； 生理信號綜合分析處理模塊接收上述生理參數並分析處理，以形成一個表徵受訓者放鬆狀態的參考值，此參考值是本系統的數據處理依據； 通過體感交互設備，把受訓者的意圖直觀、人性化的傳遞到本系統； 通過心理綜合訓練模塊，同時匯集生理信號綜合分析處理模塊的信息以及體感交互設備傳遞來的受訓者意圖，以調取心理學資料庫的資料，向受訓者提供最合適的訓練方法和訓練內容；以及 通過心理綜合訓練模塊統ー調度3D素材庫、無縫3D播放器以及3D實感還原設備以進行3D來完成體感生物反饋綜合放鬆訓練。
2.如權利要求I所述的系統，其中所述多通道生理信號數字採集模塊由生物傳感器探頭，導聯線，運算放大電路，濾波電路，模數轉換電路以及通用計算機接ロ組成。
3.如權利要求2所述的系統，其中所述通用計算機接ロ至少包括藍牙、Wifi無線接ロ。
4.如權利要求I所述的系統，其中所述生理參數至少包括心率信號、血氧飽和度信號、肌肉信號、皮膚信號、腦信號。
5.如權利要求I所述的系統，其中所述生理信號綜合分析處理模塊先對不同的生理參數在一定時間內取算木平均值，均方差，然後再對上述處理結果配以加權值以求得最終表徵受訓者放鬆狀態的參考值。
6.如權利要求I所述的系統,其中所述體感交互設備包括通過軀體感覺來控制輸入輸出的設備。
7.如權利要求6所述的系統，其中所述輸入輸出的設備至少包括觸控螢幕、重力感應、陀螺儀、空中滑鼠、體感搖杆，光槍。
8.如權利要求I所述的系統，其中所述訓練方法至少心理測量評估、心理學知識學習、音樂放鬆訓練、催眠放鬆訓練、3D生物反饋訓練，訓練方法和訓練內容根據受訓者的歷史測試情況，受訓者的主觀意圖，以及大量的臨床實踐結果來綜合選定。
9.如權利要求I所述的系統，其中所述心理學資料庫至少包括心理評估題庫，心理學知識書籍、專家心理學講座視頻、心理放鬆治療音樂。
10.如權利要求I所述的系統，其中所述3D素材庫由被分割為小片段的不同劇情內容的3D模型及3D影音素材資料組成。
11.如權利要求I所述的系統，其中所述無縫3D播放器接受心理綜合訓練模塊的調度，讀取3D素材庫中的3D素材資料，把被分割為小片段的3D素材資料整合起來成為ー個完整的3D影音場景，平滑輸出到3D實感還原設備。
12.如權利要求I所述的系統，其中所述3D實感還原設備把無縫3D播放器輸出的3D影音場景，向受訓者還原成逼近真實視覺和聽覺以及其他觸覺體驗的設備。
13.如權利要求12所述的系統，所述3D實感還原設備至少包括3D電視機、3D顯示器、3D環繞音響系統，以及振動和氣味發生器。
全文摘要
本發明提出一種3D體感生物反饋綜合放鬆訓練系統，該系統與受訓者進行體感交互，實時採集、分析後者生理信號，使其進行相應的綜合訓練，並向其輸出相應的3D影音結果，幫助受訓者提高自我心理調節能力，該系統包括多通道生理信號數字採集模塊、生理信號綜合分析處理模塊、綜合心理訓練模塊、心理學資料庫、體感交互設備、無縫3D播放器、3D素材庫、3D實感還原設備，受訓者通過體感交互設備和3D實感還原設備與該系統交互，形成臨場感以強化訓練效果。
文檔編號A61M21/00GK102641541SQ201210149190
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者任滿鈞 申請人:北京思博納科技發展有限公司