一种认知能力评估系统及方法与流程

本发明涉及认知科学技术领域，特别是涉及一种认知能力评估系统及方法。

背景技术：

认知能力(cognitiveabilitiescognitiveability)是指人脑加工、储存和提取信息的能力，即人们对事物的构成、性能与他物的关系、发展的动力、发展方向以及基本规律的把握能力。它是人们成功的完成活动最重要的心理条件。知觉、记忆、注意、思维和想象的能力都被认为是认知能力。

认知能力评估中则把认知界定为第一种涵义，认知是通过动作和语言活动及行为来表现。认知具有以下特点：遗传和环境相互作用的结果、具有关键期、成熟和学习的结果、自然认知和社会认知同步发展。例如对儿童认知能力的评估，不仅要了解其认知发展是否处于正常的发展顺序，而且要了解其认知能力的品质是否达到了应有的水平。认知领域包含大量与智力相关的能力和技能，它们与注意力、辨别力、模仿、空间关系、时间关系、因果关系、推理、分类、排序、序列和问题解决有关。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种认知能力评估系统及方法，以能够快速方便地测试受测者的认知能力。

为达上述目的，本发明提出一种认知能力评估系统，包括：

认知任务执行控制单元，用于提供用户在虚拟现实环境中执行认知执行能力测试，并将认知执行能力测试得到的认知执行能力测试数据传送至数据单元进行存储，所述认知执行能力测试数据至少包括用户任务表现数据以及用户神经传感数据；

数据单元，用于存储、传输和提取用户的认知执行能力测试数据；

评估单元，用于获取所述数据单元中存储的用户神经传感数据以及用户任务表现数据，基于深度学习技术对用户的认知功能进行评估。

优选地，所述认知任务执行控制单元进一步包括：

人机交互模块，用于根据vr认知执行能力任务模块的任务类型提供相应的虚拟现实环境，识别用户操作并生成操作数据；

vr认知执行能力任务模块，用于提供用户执行预设的认知任务，在感觉反馈模块的提示下，利用所述人机交互设备模块进行认知执行能力测试；

感觉反馈模块，用于于用户执行认知任务过程中获取用户神经传感数据，对用户的动作进行提示反馈，引导用户完成任务。

优选地，所述人机交互设备模块包含光学动作捕捉设备和虚拟现实手柄。

优选地，所述光学动作捕捉设备为与电脑连接的具有信号追踪功能的头戴式显示设备或插入移动终端作为显示屏的vr头盔和内置屏幕、处理器的vr头盔。

优选地，所述vr认知执行能力任务模块包括：

认知任务模块，用于于虚拟超市环境下提供购物清单记忆任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据；

执行力任务模块，用于于虚拟超市环境下提供用户根据购物清单购买商品任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据；

运算能力任务模块用于于虚拟超市环境下提供用户至收银台执行结算任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据；

视觉搜索任务模块,用于于虚拟超市环境下提供用户于货架区域执行商品搜索任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据。

优选地，所述评估单元对获得用户神经传感数据进行特征提取，结合用户任务表现数据基于深度学习技术进行记忆能力、执行能力、运算能力、视觉空间能力的评估，并利用统计分析技术综合评估受测者的认知执行能力。

优选地，所述数据单元包括数据存储模块、数据提取模块以及数据传输模块，所述数据存储模块为云平台数据库，用于存储所述认知执行能力测试数据，所述数据提取模块将对所述认知执行能力测试数据进行预处理，所述数据传输模块用于与云平台服务器的通信。

优选地，所述感觉反馈模块包括视觉反馈、听觉反馈以及力反馈。

优选地，所述用户任务表现数据包括但不限于任务正确率、任务错误率、任务漏报率和反应时间；所述用户神经传感数据包括但不限于头部动作信号、眼动信号、空间运动轨迹。

为达到上述目的，本发明还提供一种认知能力评估方法，包括如下步骤：

步骤s1，利用认知任务执行控制单元提供用户在虚拟现实环境中执行认知执行能力测试，并将认知执行能力测试得到的用户任务表现数据以及用户神经传感数据传送至数据单元进行存储；

步骤s2，利用评估单元获取所述数据单元中存储的用户神经传感数据以及用户任务表现数据，基于深度学习技术对用户的认知功能进行评估。

与现有技术相比，本发明一种认知能力评估系统及方法通过通过在虚拟环境下执行认知任务并利用深度学习技术对任务表现进行评估分析，利用虚拟现实技术的沉浸感，使得用户可以在和现实近似的环境下进行认知执行功能测评，，能够快速方便地获取用户特别是老年人的认知能力情况，及时了解用户特别是老年人认知能力的情况，可靠性相对较高、适用性较广。

附图说明

图1为本发明一种认知能力评估系统的系统架构图；

图2为本发明具体实施例中认知任务执行控制单元的细部结构图；

图3为本发明具体实施例之认知能力评估系统的结构示意图；

图4为本发明具体实施例中记忆任务的执行流程示意图；

图5为本发明具体实施例中执行力任务的执行流程示意图；

图6为本发明具体实施例中运算能力任务的执行流程示意图；

图7为本发明具体实施例中视觉搜索任务的执行流程示意图；

图8为本发明具体实施例中评估模块的评估过程示意图；

图9为本发明一种认知能力评估方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种认知能力评估系统的系统架构图。如图1所示，本发明一种认知能力评估系统，包括：认知任务执行控制单元10、数据单元20以及评估单元30。

其中，认知任务执行控制单元10，用于提供用户在虚拟现实环境中执行认知执行能力测试，并将认知执行能力测试得到的用户任务表现数据以及用户神经传感数据传送至数据单元20进行存储，所述认知执行能力测试包括记忆任务测试、执行力任务测试、运算能力任务测试以及视觉搜索任务测试；数据单元20用于存储、传输和提取用户的具体认知执行能力测试数据，数据单元20包括数据存储模块、数据提取模块以及数据传输模块，在本发明具体实施例中，所述数据存储模块为所述云平台数据库，避免因为特殊情况导致本地存储的数据丢失的情况；所述数据提取模块将对所述具体认知执行能力测试数据进行预处理；所述数据传输模块用于与云平台服务器的通信，传输方式包括但不限于wlan、lte/4g、蓝牙、有线传输；评估单元30，用于获取所述数据单元中存储的用户神经传感数据以及用户任务表现数据，基于深度学习技术对用户的认知功能进行评估，具体地，评估单元30对获得用户神经传感数据进行特征提取，结合用户任务表现数据基于深度学习技术进行记忆能力、执行能力、运算能力、视觉空间能力的评估，并利用统计分析技术综合评估受测者的认知执行能力。

具体地，如图2所示，认知任务执行控制单元10进一步包括：人机交互设备模块101、vr认知执行能力任务模块102以及感觉反馈模块103以及，其中，人机交互模块101用于根据vr认知执行能力任务模块103的任务类型提供相应的虚拟现实环境，识别用户操作并生成操作数据，在本发明具体实施例中，人机交互设备模块101包含光学动作捕捉设备和虚拟现实手柄，具体而言，光学动作捕捉设备可以是与电脑连接的具有信号追踪功能的头戴式显示设备，也可以是插入手机作为显示屏的vr头盔和内置屏幕、处理器的vr头盔，虚拟现实手柄为具有按键交互功能的手柄；vr认知执行能力任务模块102用于提供用户执行预设的认知任务，在感觉反馈模块的提示下，利用所述人机交互设备模块进行认知执行能力测试；感觉反馈模块103，用于于用户执行认知任务过程中获取用户神经传感数据，对用户的动作进行提示反馈，引导用户完成任务，在本发明具体实施例中，感觉反馈模块103包括视觉反馈、听觉反馈和力反馈，用于对用户的动作进行提示反馈，从而引导用户完成任务，当然用户认知执行能力任务还可以用其他感觉通道进行呈现，不仅限于视觉和听觉通道，并且难易程度和任务的顺序、种类可根据实际情况进行选择调整。

在本发明具体实施例中，vr认知执行能力任务模块103包括四个认知任务模块：记忆任务模块、执行力任务模块、运算能力任务模块以及视觉搜索任务模块，其中认知任务模块用于于虚拟超市环境下提供购物清单记忆任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据；执行力任务模块用于于虚拟超市环境下提供用户根据购物清单购买商品任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据；运算能力任务模块用于于虚拟超市环境下提供用户至收银台执行结算任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据；视觉搜索任务模块用于于虚拟超市环境下提供用户于货架区域执行商品搜索任务，统计用户任务表现数据并利用感觉反馈模块收集神经传感数据。

图3为本发明具体实施例之认知能力评估系统的结构示意图。在本发明具体实施例中，该系统包括认知任务执行控制单元、数据单元以及评估单元，其中，认知任务执行控制单元包括了人机交互设备模块、感觉反馈模块、vr认知执行能力任务模块；数据模块用于用户的具体认知测试数据，其包括数据传输、数据存储、数据提取三个模块。

作为实例，所述人机交互设备模块包含光学动作捕捉设备和虚拟现实手柄，具体而言，光学动作捕捉设备包括具有信号追踪功能的头戴式显示设备，与电脑进行有线连接；虚拟现实手柄为具有按键交互功能的手柄。

作为实例，所述感觉反馈模块包括视觉反馈、听觉反馈和力反馈。

作为实例，所述vr认知执行能力任务模块包括四个认知任务：记忆任务、执行力任务、运算能力任务、视觉搜索任务。

所述认知任务执行控制单元用于提供用户在虚拟现实环境中执行认知执行能力测试，在系统中呈现给用户上述vr认知执行能力任务模块的四个认知任务之一，并在所述感觉反馈模块的提示下，利用所述人机交互设备模块进行认知执行能力测试。

参照图4，记忆任务的执行流程包括但不限于：调试vr环境，启动训练，呈现购物清单记忆任务(包括三种模式：语音呈现、文字呈现、文字伴随语音呈现)，用户在虚拟超市环境下搜寻商品，统计用户任务表现数据并收集神经传感数据，储存至作为数据模块的云平台数据库。

参照图5，执行力任务的执行流程包括但不限于：呈现购物清单，进入超市区域，搜寻商品，购买商品，统计用户任务表现数据并收集神经传感数据，储存至数据模块的云平台数据库。

参照图6，运算能力任务的执行流程包括但不限于：步行至收银台，启动运算任务，用户做出选择判断，评判结果，统计用户任务表现数据并收集神经传感数据，储存至数据模块的云平台数据库。

参照图7，视觉搜索任务的执行流程包括但不限于：进入货架区域，启动视觉搜寻任务，搜寻商品，判断结果，统计用户任务表现数据并收集神经传感数据，储存至数据模块的云平台数据库。

作为实例，所述数据模块用于存储、传输和提取用户的具体认知执行能力测试数据。在本发明具体实施例中，所述数据模块下的数据存储模块为所述云平台数据库，以避免因为特殊情况导致本地存储的数据丢失的情况。所述数据模块的数据提取模块将对所述具体认知执行能力测试数据进行预处理，所述数据模块下的数据传输模块包括与云平台服务器的通信，传输方式包括但不限于wlan、lte/4g、蓝牙、有线传输。

作为实例，所述具体认知执行能力测试数据包括用户任务表现数据、用户神经传感数据。所述用户任务表现数据为用户在选定的vr认知测试中的完成评估，包括但不限于任务正确率、任务错误率、任务漏报率及反应时间，所述用户任务表现数据还可以包括各认知执行能力测试根据特定规则计算出的任务表现指标；所述用户神经传感数据，包括但不仅限于：空间运动轨迹、眼动信号、头部动作信号，还可以包括血压、心率、心电图等，本发明不以此为限。

参照图8，作为实例，所述评估模块用于获取所述数据模块中存储的所述用户神经传感数据以及用户任务表现数据，并基于深度学习技术对用户的认知能力进行综合评估。作为实例，所述综合评估过程包括但不限于对所述用户神经传感数据进行特征提取，结合用户任务表现数据基于深度学习技术进行记忆能力、执行能力、运算能力、视觉空间能力的评估，利用统计分析技术综合得到用户的认知执行能力，并可根据评估结果分为多个级别。

图9为本发明一种认知能力评估方法的步骤流程图。如图9所示，本发明一种认知能力评估方法，包括如下步骤：

步骤s1，利用认知任务执行控制单元提供用户在虚拟现实环境中执行认知执行能力测试，并将认知执行能力测试得到的用户任务表现数据以及用户神经传感数据传送至数据单元进行存储，所述认知执行能力测试包括记忆任务测试、执行力任务测试、运算能力任务测试以及视觉搜索任务测试。在本发明具体实施例中，利用vr认知执行能力任务模块提供用户执行预设的认知任务，在感觉反馈模块的提示下，利用所述人机交互设备模块进行认知执行能力测试，感觉反馈模块于用户执行认知任务过程中获取用户神经传感数据，并传送至数据存储单元进行存储，在本发明具体实施例中，人机交互设备模块包含光学动作捕捉设备和虚拟现实手柄，具体而言，光学动作捕捉设备可以是与电脑连接的具有信号追踪功能的头戴式显示设备，也可以是插入手机作为显示屏的vr头盔和内置屏幕、处理器的vr头盔，虚拟现实手柄为具有按键交互功能的手柄。

步骤s2，利用评估单元获取所述数据单元中存储的用户神经传感数据以及用户任务表现数据，基于深度学习技术对用户的认知功能进行评估。具体地，评估单元对获得用户神经传感数据进行特征提取，结合用户任务表现数据进行记忆能力、执行能力、运算能力、视觉空间能力的评估，并利用统计分析技术综合评估受测者的认知执行能力。

综上所述，本发明一种认知能力评估系统及方法通过通过在虚拟环境下执行认知任务并利用深度学习技术对任务表现进行评估分析，利用虚拟现实技术的沉浸感，使得用户可以在和现实近似的环境下进行认知执行功能测评，，能够快速方便地获取用户特别是老年人的认知能力情况，及时了解用户特别是老年人认知能力的情况，可靠性相对较高、适用性较广。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。