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摘要：本发明涉及虚拟现实技术领域，具体是基于虚拟现实的空间认知能力智能评估系统和方法，包括虚拟现实模块、数据记录模块、数据处理模块、智能评估模块和数据库；虚拟现实模块包含认知任务单元和主控交互单元，提供任务登录界面、沉浸式虚拟现实场景和水迷宫认知测验任务，实现用户与虚拟现实场景的交互；数据记录模块用于采集存储用户的任务表现数据和行为数据；数据处理模块包括数据预处理和特征提取；智能评估模块利用机器学习回归模型自动预测空间认知能力评分。本发明将虚拟现实技术应用于空间认知能力研究，利用机器学习算法实现自动评估，提高评估的生态有效性和便利性，为空间认知能力评估在多场景下的应用提供新手段。

主权项：1.基于虚拟现实的空间认知能力智能评估系统，其特征在于，包括虚拟现实模块、数据记录模块、数据处理模块、智能评估模块和数据库；所述虚拟现实模块包括任务软件单元和主控交互单元，其中：任务软件单元用于提供任务登录界面、沉浸式虚拟现实场景和水迷宫认知测试任务，所述水迷宫认知测试任务包括可供选择的三种难度、三种模式的测试任务，任务中根据主控交互单元的操作输入生成包括第一人称下的视角转换、位置移动及场景中平台升降的结果反馈；主控交互单元包括情境显示组件和交互输入组件，通过硬件外设向用户呈现沉浸式环境场景和认知任务内容，将用户通过硬件外设进行的操作输入传输至任务软件单元，触发相应的反馈再次呈现，实现用户与虚拟现实场景的交互；所述数据记录模块，与虚拟现实模块相连，用于采集用户在任务中的操作输入和任务反馈信息作为任务态下的同步任务表现数据和行为数据，将相应数据和登录界面录入的用户个人信息以文件形式存储至数据库并传输至数据处理模块；所述数据处理模块，包括数据预处理和特征提取，利用数据记录模块获得的原始行为数据进行行为分析，提取有效的任务表现特征和行为数据特征；所述智能评估模块，以数据处理模块获得的任务表现特征和行为数据特征作为输入，利用训练好的机器学习回归模型自动预测空间认知能力评分；所述数据库，用于存储用户信息、原始任务表现数据和行为数据、所提取的任务表现特征和行为数据特征、智能评估结果；所述任务软件单元的任务登录界面，包括用户信息录入和任务选择功能，用户信息包括用户名、编号、年龄、性别和既往病史，任务选择以下拉列表方式进行选定；沉浸式虚拟现实场景为一个室内泳池场景，包括中央圆形水池、水面、四周墙壁、池边参照物和与水面等高的正方形平台，还包括配合场景的动画及声音效果；所述任务软件单元的水迷宫认知测验任务中，任务难度按照可见的池边参照物数目设定，三种任务模式包括：可见平台模式：用户以水池中随机位置、随机朝向进入任务场景，水池平台可见，用户需要在预设时间内，依据水池周围参照物记忆平台位置，并通过任务控制模块进行操作，移动至平台位置；当用户移动至平台位置或到达预设时间，平台被触发自动升起，任务结束返回登录界面；隐藏平台模式：用户需连续完成多次测试，进入任务场景的初始位置分别为水池中多个到平台距离相等的位置，任务场景与可见平台模式保持一致，但平台设置为隐藏对用户不可见；用户需根据记忆，以水池周围参照物为远端线索，通过任务控制模块进行操作，在尽可能短的时间内到达平台位置；当用户移动至平台位置，平台被触发自动升起，然后进入下一次测试，直至多次测试全部完成，任务结束返回登录界面；探索平台模式：在完成隐藏平台模式任务后，用户进入该模式任务，任务场景与隐藏平台模式保持一致，但平台被移除无法触发升起；用户需要根据记忆和参照物线索，在预设时间内，通过任务控制模块进行操作，尽可能在原平台位置活动、停留；到达预设时间，任务自动结束返回登录界面；所述数据记录模块采集的数据包括隐藏平台模式中每次测试的导航时长、导航路程，探索平台模式中每次测试的导航路程、位于平台所在14水池范围内的路程和时长，以及用户在两种模式导航过程中每一帧的位置坐标、方向坐标及同步时间戳；任务表现特征包括隐藏平台模式测试中导航时长的最大值、最小值、平均值，导航路程的最大值、最小值、平均值，导航时长少于2min的测试数目，及探索平台模式中的导航路程的最大值、最小值、平均值，平台区域路程比、时长比，距平台最小距离；行为数据特征从用户运动轨迹中提取，包括首向误差，速度的最大值、最小值、平均值、标准差、归一化变异性，速率的最大值、最小值、平均值、标准差、归一化变异性，坐标的信号熵、平均相对震颤；所述智能评估模块采用LASSO算法训练回归模型，通过训练集内部的交叉验证来选择LASSO正则项系数的最优值，使用遗传算法进行特征选择，采用留一交叉验证法验证模型性能。

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百度查询： 华南理工大学 中山市华南理工大学现代产业技术研究院 基于虚拟现实的空间认知能力智能评估系统和方法