一种基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统

利用数字平台进行社交互动，保持人际关系的虚拟化和现实化平衡 #生活知识# #生活理念# #数字生活智慧#

本发明属于神经科学和医疗康复领域，特别涉及一种基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统。

背景技术：

1、现实生活中，存在一些社交障碍或社交焦虑障碍的患者，由于无法正确理解社交情境和他人的意图，缺乏有效的社交技能，因而常常在人际交往中感到困难，严重影响了其生活质量。对于这类患者，需要进行有针对性的社交技能训练，以增强其社交认知能力、情绪管理能力和社交互动技巧；随着虚拟现实(vr)技术的发展，基于vr的社交模拟训练逐渐被应用于此类领域。通过构建逼真的虚拟社交场景，不同的社交情境可以被模拟和重复体验，患者可以在安全且可控的虚拟环境中进行社交训练，提高其社交技能。然而，现有的vr社交模拟训练系统存在一些不足。由于缺乏对患者生理和心理状态的实时监测，难以全面评估患者的认知和情绪变化，无法根据个体差异动态调整训练内容和难度，因此训练效果有限。此外，现有系统主要依赖视听模拟，缺乏对感知通道的多模态融合，体验沉浸感不足。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，该系统包括：

2、数据采集模块，用于采集生理数据、心理及行为数据作为原始数据；

3、数据预处理模块，用于对采集到的所述原始数据进行清洗和标准化，消除噪声和无效数据；

4、数据处理与分析模块，用于通过多模态数据融合技术处理和分析用户的生理数据、心理及行为数据，以评估用户的社交行为和情感状态，并提供反馈；

5、电刺激干预模块，用于在社交模拟训练过程中对用户进行无创的经皮迷走神经干涉电刺激，以调节用户的神经活动状态；

6、动态训练调整模块根据所述电刺激干预模块的刺激效果、用户的行为数据与理想数据的差异，以及训练场景，动态调整训练内容的难度和侧重点；

7、优化模块，用于通过优化损失函数，调整权重向量，以最小化误差。

8、特别地，所述数据采集模块包括眼动追踪设备、面部表情分析器、手部动作捕捉器、体感检测设备、语音识别系统和神经活动监测设备。

9、特别地，其中多模态数据融合处理通过以下公式计算用户的社交行为和情感状态响应：

10、

11、其中，为在时间 t处的社交行为和情感状态响应值；

12、 n为生理数据的模态数量，为第 i种生理数据在时间处的响应函数，为第 i种生理数据对应的权重因子；

13、 m为心理及行为数据的模态数量，为第 j种心理及行为数据在时间处的响应函数，为第 j种心理及行为数据对应的权重因子。

14、特别地，所述生理数据包括：眼动数据、面部表情数据、体感数据和神经活动数据；

15、所述心理及行为数据包括：手部动作、手势数据和语音数据。

16、特别地，所述动态训练调整模块通过以下公式进行动态调整：

17、

18、其中，为当前训练场景的调整结果，为当前第m+1个场景下的用户的生理数据、心理及行为数据的向量；为历史上第个场景下设定的理想的生理数据、心理及行为数据的指标，为核函数，衡量当前场景和历史场景的相似性；表示当前训练场景的特征向量，其中：表示之前的训练场景数量，表示考虑历史和当前场景的总数；表示历史第个场景特征向量；为用户在时间 t处的社交行为和情感状态响应值，为训练场景的权重因子，为电刺激干预效果的响应函数；为电刺激干预效果的权重因子；为偏移量，用于调整训练难度；为用户的生理数据、心理及行为数据的权重因子， n为可参考的历史场景数。

19、特别地，所述优化模块通过以下优化损失函数，调整权重向量：

20、

21、其中为损失函数，ω为权重向量，为第i个数据点的误差向量，γ为正则化参数，n为数据点数量；通过优化损失函数，调整权重ω，使得误差和权重的平方和最小；根据优化后的权重ω和误差e，动态调整训练内容和难度。

22、特别地，所述系统在虚拟现实环境中进行多种社交技能训练，包括社交发起技能训练、社交回应技能训练、情绪表达与管理训练及社交冲突处理训练。

23、特别地，其中，所述电刺激干预模块包括：刺激电极，用于将微弱电流施加到用户的耳甲区域；

24、电流发生器，用于产生微弱的交流或脉冲电流信号；

25、刺激参数调节模块，用于根据用户的社交行为和情感状态响应值、当前场景下的用户的生理数据、心理及行为数据与历史上各个场景下设定的理想的生理数据、心理及行为数据的指标差异、当前训练内容的难度水平和用户的电刺激响应历史记录，当前场景和历史场景的相似度调节刺激的参数；

26、同步控制模块，用于将无创的经皮迷走神经干涉电刺激与虚拟现实社交场景同步，在特定社交情境下施加刺激。

27、有益效果：

28、1.通过本发明的技术方案，实现了一种基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，能够构建逼真的虚拟社交场景，为社交障碍患者提供安全、可控的社交训练环境，提高了训练的真实感和沉浸感。

29、2.通过本发明的技术方案，将生理传感器、计算机视觉和语音识别等技术与虚拟现实相结合，实现了对患者行为、生理和神经活动状态的多模态感知和融合，全面评估了患者的社交认知和情绪变化，为个性化干预提供了关键信息支持。

30、3.通过本发明的技术方案，引入了无创的经皮迷走神经电刺激(tvns)干预技术，能够根据患者的神经活动响应实时调节无创的经皮迷走神经电刺激刺激参数，对患者的大脑活动进行调控，优化其认知状态和情绪管理能力，提高了社交训练的针对性和效率。

31、4.通过本发明的技术方案，建立了行为指标分析模型和动态训练调整算法，能够根据患者的行为表现与理想指标的差异、神经活动响应以及tvns刺激效果，动态调整虚拟现实训练内容的难度和侧重点，形成了一个闭环自适应的训练系统。

32、5.通过本发明的技术方案，综合利用了虚拟现实技术、多模态交互技术、神经科学和人工智能算法等多学科知识，将先进的虚拟仿真、感知融合和神经调控技术应用于社交认知训练领域，拓展了相关技术的应用范围。

33、6.通过本发明的技术方案，为社交障碍患者提供了一种全新的数字化干预方式，克服了传统训练方法的局限性，能够根据患者的个体差异提供定制化、高效的社交技能训练，从而有效提高患者的生活质量，具有良好的社会效益和应用前景。

技术特征：

1.一种基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其特征在于，该系统包括：

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其特征在于：所述数据采集模块包括眼动追踪设备、面部表情分析器、手部动作捕捉器、体感检测设备、语音识别系统和神经活动监测设备。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其特征在于：其中多模态数据融合技术处理通过以下公式计算用户的社交行为和情感状态响应：

4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其特征在于：其中，所述生理数据包括：眼动数据、面部表情数据、体感数据和神经活动数据；

5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其特征在于：其中，所述动态训练调整模块通过以下公式进行动态调整：

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其中，所述优化模块通过以下优化损失函数，调整权重向量：

7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其特征在于：其中，所述系统在虚拟现实环境中进行多种社交技能训练，包括社交发起技能训练、社交回应技能训练、情绪表达与管理训练及社交冲突处理训练。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统，其特征在于：其中，所述电刺激干预模块包括：刺激电极，用于将微弱电流施加到用户的耳甲区域；

技术总结
本发明属于神经科学和医疗康复领域，提出了基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统。该系统包括：数据采集模块，用于采集生理数据、心理及行为数据；数据预处理模块，用于对采集到的原始数据进行清洗和标准化；数据处理与分析模块，用于通过多模态数据融合技术处理和分析用户的生理数据、心理及行为数据；电刺激干预模块，用于在社交模拟训练过程中对用户进行干涉电刺激，以调节用户的神经活动状态；动态训练调整模块，用于根据刺激效果、用户的行为数据等动态调整训练内容的难度和侧重点；优化模块，通过优化损失函数，调整权重向量，以最小化误差。本方案全面评估了患者的社交认知和情绪变化，为个性化干预提供了关键信息支持。

技术研发人员：张国君,崔永华,孙巍,李瑛,孙轲,郑芮
受保护的技术使用者：首都医科大学附属北京儿童医院
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17

网址：一种基于虚拟现实的社交模拟数字化干预系统 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/1243938

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