一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于认知测试技术领域，特别涉及一种自主认知测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]认知测试是进行人员能力特性研宄以及选拔训练的重要手段。在实验室研宄中衍生出了众多的认知测试装置。目前认知测试大量地采用计算机技术，认知测试软件配合一套计算机、键盘、鼠标或手柄等特定的操作反应装置即可完成多种认知测试，使之成为通用性较好的测试平台，同时使用计算机软件记录测试数据，能使得数据记录更加精确、数据采集也更加丰富。然而在变重力环境等特因环境中，实验室通用的计算机认知测试装置变得不适用。因为在这些环境中，实验室正常环境下未加特殊约束的计算机、鼠标、键盘、手柄等装置的位置都会发生改变，被测试人员本身的身体姿态也不固定，导致测试很难正常开展。例如，在飞机抛物线飞行引起的变重力环境中，被测试人员相对计算机屏幕的姿态容易发生改变，导致被测试人员观察屏幕角度不能固定，影响对视觉刺激的观察；被测试人员进行操作反应的鼠标、键盘、手柄等装置的位置也极易改变，导致被测试人员很难正常地做出操作反应。变重力环境还会产生区别于正常实验环境的一些其它测试需求。例如，在正常的实验室环境中，认知测试一般由主试人员进行设置、启动，被测试人员按照主试的要求进行操作反应即可，主试人员还会对被测试人员的测试过程进行监督并在必要时介入；而如变重力环境等的特因环境中，主试往往无法稳定在测试人员身旁进行设置、启动和监督，而需要由测试人员自主开展测试。同时，在失重飞机等变重力环境中，还需要自动地进行重力状态的识别和记录，以区分被测试人员特定的测试结果是在何种重力条件下开展获取的。特因环境下的特殊需求使得已有的认知测试设备不能满足测试需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提供一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置及方法，满足在变重力环境中由被测试人员自主开展测试的功能要求。
[0004]本发明的技术方案是:一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置，包括:带内置摄像头和认知测试软件的笔记本电脑，手柄，连接所述笔记本电脑和所述手柄的第一 USB连接线，其特征是:还包括金属骨架测试台和压力传感器；
[0005]所述金属骨架测试台呈靠背座椅状，其台面设有固定所述笔记本电脑机身的第一限位装置以及固定所述手柄的固定架，其立面设有固定所述笔记本电脑屏幕的第二限位装置；
[0006]所述压力传感器置于所述金属骨架测试台之上、所述笔记本电脑之下，通过第二USB连接线与所述笔记本电脑连接。
[0007]一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试方法，它使用如上所述的适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置，并包括以下步骤:
[0008]A、测试人员就位
[0009]被测试人员坐在所述金属骨架测试台前，正对所述笔记本电脑的屏幕，双手置于所述手柄前端的按键处，双击打开所述认知测试软件；
[0010]B、环境信息实时检测与状态识别
[0011]所述认知测试软件实时接收所述内置摄像头拍摄的图像，以及所述压力传感器传来的力信号N(t)，执行状态识别算法如下:
[0012]B1、对所述内置摄像头采集的图像进行人脸检测，每间隔0.5s检测一次，连续进行4次检测，若其中至少有2次发现人脸则判定为有人脸，姿态满足要求，进入B2步骤；否贝1J，通过所述笔记本电脑屏幕提示测试人员调整姿势正对所述笔记本电脑屏幕，并重复BI步骤；
[0013]B2、每间隔0.1s将所述压力传感器传来的力信号N(t)与IG重力下的力信号N。相除，得到比值P (t)，每0.5s将最近5次检测P (t)值平均得P1，若P1彡1.5，判定为“超重”，若P1S 0.5判定为“失重”，Sassp1CL 5，判定为“正常重力”；
[0014]C、自动呈现刺激、暂停以及数据自动记录
[0015]在重力发生变化:“正常重力”到“失重”，或“失重”到“正常重力”，或“正常重力”到“超重”，或“超重”到“正常重力”，或“正常重力”到“超重”，或“超重”到“正常重力”之后2s，所述笔记本电脑屏幕开始呈现刺激，被测试人员观察到后按要求通过所述手柄做按键反应，测试持续到设定时间或重力状态发生变化时自动暂停，如此为一组认知测试；所述认知测试软件在自动记录测试数据的同时，还自动记录本组认知测试对应的重力状态；根据重力条件变化次数，整个测试包含多组认知测试。
[0016]本测试装置能够适用于变重力环境的认知测试还能适用于实验室环境的认知测试，测试中被测试者相对计算机屏幕的姿态稳定性，减少姿态改变对认知测试结果的影响。本测试方法能根据各类传感器信息对当前环境信息与受试者姿态信息进行综合判断后适宜地启动、暂停刺激呈现并进行数据同步自动记录，增强了特因环境测试中认知测试的智能性与自主性。
【附图说明】
[0017]附图1为本测试装置的组成结构示意图；
[0018]附图2为本测试方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:参见附图1，一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置，包括:带内置摄像头9和认知测试软件的笔记本电脑2，手柄4，连接所述笔记本电脑2和所述手柄4的第一 USB连接线7，其特征是:还包括金属骨架测试台I和压力传感器8 ;
[0020]所述金属骨架测试台I呈靠背座椅状，其台面设有固定所述笔记本电脑2机身的第一限位装置5以及固定所述手柄4的固定架3，其立面设有固定所述笔记本电脑2屏幕的第二限位装置6;
[0021]所述压力传感器8置于所述金属骨架测试台I之上、所述笔记本电脑2之下，通过第二 USB连接线10与所述笔记本电脑2连接。
[0022]实施例2:参见附图1、2，一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试方法，它使用如实施例1所述的适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置，并包括以下步骤:
[0023]A、测试人员就位
[0024]被测试人员坐在所述金属骨架测试台I前，正对所述笔记本电脑2的屏幕，双手置于所述手柄4前端的按键处，双击打开所述认知测试软件；
[0025]B、环境信息实时检测与状态识别
[0026]所述认知测试软件实时接收所述内置摄像头9拍摄的图像，以及所述压力传感器8传来的力信号Nt，执行状态识别算法如下:
[0027]B1、对所述内置摄像头9采集的图像进行人脸检测，每间隔0.5s检测一次，连续进行4次检测，若其中至少有2次发现人脸则判定为有人脸，姿态满足要求，进入B2步骤；否贝1J，通过所述笔记本电脑2屏幕提示测试人员调整姿势正对所述笔记本电脑2屏幕，并重复BI步骤；
[0028]B2、每间隔0.1s将所述压力传感器8传来的力信号Nt与IG重力下的力信号N0相除，得到比值Pt，每0.5s将最近5次检测Pt值平均得P1，若P1S 1.5，判定为“超重”，若P1^ 0.5判定为“失重”，若0.5 <Pi< 1.5，判定为“正常重力”;
[0029]C、自动呈现刺激、暂停以及数据自动记录
[0030]在重力发生变化:“正常重力”到“失重”，或“失重”到“正常重力”，或“正常重力”到“超重”，或“超重”到“正常重力”，或“正常重力”到“超重”，或“超重”到“正常重力”之后2s，所述笔记本电脑2屏幕开始呈现刺激，被测试人员观察到后按要求通过所述手柄4做按键反应，测试持续到设定时间或重力状态发生变化时自动暂停，如此为一组认知测试；所述认知测试软件在自动记录测试数据的同时，还自动记录本组认知测试对应的重力状态；根据重力条件变化次数，整个测试包含多组认知测试。
【主权项】
1.一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置，包括:带内置摄像头(9)和认知测试软件的笔记本电脑(2)，手柄(4)，连接所述笔记本电脑(2)和所述手柄(4)的第一USB连接线(7)，其特征是:还包括金属骨架测试台(I)和压力传感器(8); 所述金属骨架测试台(I)呈靠背座椅状，其台面设有固定所述笔记本电脑(2)机身的第一限位装置(5)以及固定所述手柄(4)的固定架(3)，其立面设有固定所述笔记本电脑(2)屏幕的第二限位装置(6); 所述压力传感器(8)置于所述金属骨架测试台(I)之上、所述笔记本电脑(2)之下，通过第二 USB连接线(10)与所述笔记本电脑(2)连接。
2.一种适用于变重力环境的计算机自主认知测试方法，它使用如权利要求1所述的适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置，并包括以下步骤: A、测试人员就位 被测试人员坐在所述金属骨架测试台(I)前，正对所述笔记本电脑(2)的屏幕，双手置于所述手柄(4)前端的按键处，双击打开所述认知测试软件； B、环境信息实时检测与状态识别 所述认知测试软件实时接收所述内置摄像头(9)拍摄的图像，以及所述压力传感器(8)传来的力信号N(t)，执行状态识别算法如下: B1、对所述内置摄像头(9)采集的图像进行人脸检测，每间隔0.5s检测一次，连续进行4次检测，若其中至少有2次发现人脸则判定为有人脸，姿态满足要求，进入B2步骤；否则，通过所述笔记本电脑(2)屏幕提示测试人员调整姿势正对所述笔记本电脑(2)屏幕，并重复BI步骤； B2、每间隔0.1s将所述压力传感器(8)传来的力信号N(t)与IG重力下的力信号N。相除，得到比值P (t)，每0.5s将最近5次检测P (t)值平均得P1，若P1彡1.5，判定为“超重”，若P1S 0.5判定为“失重”，Sassp1CL 5，判定为“正常重力”； C、自动呈现刺激、暂停以及数据自动记录 在重力发生变化正常重力”到“失重”，或“失重”到“正常重力”，或“正常重力”到“超重”，或“超重”到“正常重力”，或“正常重力”到“超重”，或“超重”到“正常重力”之后2s，所述笔记本电脑(2)屏幕开始呈现刺激，被测试人员观察到后按要求通过所述手柄(4)做按键反应，测试持续到设定时间或重力状态发生变化时自动暂停，如此为一组认知测试；所述认知测试软件在自动记录测试数据的同时，还自动记录本组认知测试对应的重力状态；根据重力条件变化次数，整个测试包含多组认知测试。
【专利摘要】本发明属于认知测试技术领域，特别涉及一种自主认知测试装置及方法。适用于变重力环境的计算机自主认知测试装置，包括：带内置摄像头(9)和认知测试软件的笔记本电脑(2)，手柄(4)，连接笔记本电脑(2)和手柄(4)的第一USB连接线(7)，其特征是：还包括金属骨架测试台(1)和压力传感器(8)。本测试装置能够适用于变重力环境的认知测试还能适用于实验室环境的认知测试，测试中被测试者相对计算机屏幕的姿态稳定性，减少姿态改变对认知测试结果的影响。本测试方法能根据各类传感器信息对当前环境信息与受试者姿态信息进行综合判断后适宜地启动、暂停刺激呈现并进行数据同步自动记录，增强了认知测试的智能性与自主性。
【IPC分类】A61B5-11, A61B5-00
【公开号】CN104771176
【申请号】CN201510204295
【发明人】田雨, 王春慧, 陈善广, 李凡, 王政, 黄守鹏
【申请人】中国航天员科研训练中心
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月28日