智能感覺(jué)統合教育系統*

　　摘要： 本文簡(jiǎn)要介紹了智能感覺(jué)統合訓練系統CasBam，該系統運用了RFID身份識別、微控開(kāi)關(guān)控制板、紅青立體圖片等技術(shù)。它的推廣，將在節約成本的基礎上，大大提高幼兒感統教育的質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞： 感覺(jué)統合失調;RFID;紅青立體圖片;專(zhuān)家診斷系統

　　引言

　　筆者在北京市幾家幼兒園走訪(fǎng)時(shí)，了解到大約每個(gè)班級里都有10%的孩子患有一種感覺(jué)統合失調(DSI)的典型癥狀，中度或輕微癥狀的孩子就更多了。更為讓人擔憂(yōu)的是，由于缺少相關(guān)的訓練器械和教育方法，在大部分的發(fā)展中國家，患兒很難及時(shí)得到治療或者痊愈。

　　了解到現今的感覺(jué)統合失調在教育中所面臨的問(wèn)題以及它的重要性之后，我們覺(jué)得我們有義務(wù)來(lái)為這些孩子開(kāi)發(fā)一套稱(chēng)為CasBam的智能化的訓練設備。

　　系統功能概況

　　系統功能框圖如圖1所示，主要由數據采集、數據分析和數據反饋三部分組成。

　　數據采集

　　根據不同訓練模塊的要求和特性，我們引入了不同的技術(shù)，如在S橋模塊，基于圖像模塊和圖像處理技術(shù)，我們有效地將虛擬現實(shí)引入了訓練中。并且提供了實(shí)時(shí)交互和檢測，整個(gè)訓練中的各項數據也將被記錄下來(lái)。

　　數據分析

　　通過(guò)專(zhuān)家系統中的模糊數學(xué)算法，我們將第一部分采集來(lái)的訓練數據劃分類(lèi)別、分難度的系統分析后，將會(huì )給出訓練達標級別，以及簡(jiǎn)單的訓練提示，自動(dòng)對訓練模式進(jìn)行一定的修正。訓練模式和難度可以根據不同小孩的情況得到修改和調整。

　　數據反饋

　　通過(guò)網(wǎng)絡(luò )終端的控制，老師、家長(cháng)以及感統訓練專(zhuān)家可以通過(guò)不同的權限登陸到系統專(zhuān)屬的網(wǎng)站上，察看不同部分的訓練數據。專(zhuān)家更可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對判斷閾值進(jìn)行修改，給出訓練建議。系統設計框圖如圖2所示。

　　系統特色

　　基于RFID技術(shù)的個(gè)人訓練模式

　　采用RFID技術(shù)來(lái)識別和處理個(gè)人的有用信息，從而調整訓練狀態(tài)。在這個(gè)系統中，RFID部分內置在小孩佩戴的手表上，便于攜帶，讓小孩在游戲中輕松地完成刷卡和身份識別的過(guò)程。

　　利用視覺(jué)游戲生成的S橋訓練模塊

　　利用紅青立體技術(shù)，制作出三維立體效果的圖片，讓兒童在立體視覺(jué)效果中完成訓練。3D圖片主要利用人左右雙眼的距離差異體現立體效果，在圖像處理軟件中利用兩個(gè)攝影機模擬人的左右雙眼，最終通過(guò)顏色處理，合成圖片。具體的操作步驟如下：

　　根據小孩所接觸的簡(jiǎn)單的社會(huì )和生活場(chǎng)景以及感覺(jué)統合訓練中平衡感的訓練要求，在紙面上設計出大致的場(chǎng)景圖片，并且根據路徑長(cháng)度、曲度、寬度以及周?chē)拔锏膹碗s程度，確定不同場(chǎng)景的難度。

　　在3D Max等三維建模軟件中根據第一步中的設計草圖進(jìn)行建模，通過(guò)細微形狀調整來(lái)實(shí)現不同場(chǎng)景的不同難度。并貼上材質(zhì)圖層。

　　在3D Max中模仿人的左右雙眼，設置兩臺攝影機，分別從不同角度進(jìn)行拍攝，并且渲染成兩幅圖片。

　　將兩幅圖片導入到Photoshop中，將兩幅圖片的RGB通道進(jìn)行調整，使得一幅呈紅相，一幅呈青相，合成兩幅圖片后，帶上紅青立體眼鏡后，即可觀(guān)測到立體效果。

　　具體圖片示例如圖4。

　　自動(dòng)機械化模塊

　　利用微動(dòng)開(kāi)關(guān)和模擬傳感器，接收兒童的行走信息;利用電動(dòng)馬達和旋轉座椅，節省訓練成本。

　　路線(xiàn)跟蹤算法

　　將PSP地板分為幾大模塊，利用自己設計的路線(xiàn)跟蹤算法，以最優(yōu)的形式匹配路徑。整個(gè)板面裝有7500個(gè)微控開(kāi)關(guān)，可精確記錄下兒童的行走路線(xiàn)。裝有微控開(kāi)關(guān)的地板模塊如圖5所示。

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　　基于模糊數學(xué)模型的專(zhuān)家系統

　　因為訓練項目的數量較多，同時(shí)專(zhuān)家系統需要來(lái)自不同訓練的多組數據來(lái)綜合評價(jià)一個(gè)小孩的感統狀態(tài)，在設計時(shí)對多種數學(xué)模型進(jìn)行了大量的試驗，從結果中得出最優(yōu)選擇是模糊數學(xué)模型。

　　圖6是基于模糊數學(xué)的專(zhuān)家系統模型，整個(gè)專(zhuān)家系統分為三部分：數據分類(lèi)，自動(dòng)診斷和自動(dòng)判別。

　　WinCE 6.0在Ebox2300上的應用

　　我們在Ebox2300游戲機上構建了一個(gè)WinCE 6.0的映像，為了能使操作系統能夠與Ebox2300相兼容，用以下的工具如微軟公司Visual Studio 2005和ICOP公司Vortex86_60B: X86的BSP支持倉來(lái)構建我們自己的操作系統，以便Windows CE可以更好地在Ebox2300發(fā)揮作用。

　　系統的軟件設計主要特點(diǎn)包括：.NET Framework構建的操作系統;防火墻保證網(wǎng)絡(luò )傳輸的安全;MCU游戲機與單片機的應用;互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器的采用;EDB引擎實(shí)現數據保存和處理功能;Hive基注冊表實(shí)現程序運行同步保存數據，防止數據丟失;支持靜態(tài)圖片的編碼和解碼;串聯(lián)端口完成Ebox2300與USB設備的數據傳輸。

　　市場(chǎng)分析

　　兒童感覺(jué)統合(簡(jiǎn)稱(chēng)感統)訓練作為兒童教育產(chǎn)業(yè)中一個(gè)新的巨大市場(chǎng)正浮出水面。我國4-6歲兒童約有3.7億多人，這是一片龐大的兒童智力開(kāi)發(fā)教育市場(chǎng)。我國家長(cháng)對孩子的受教育質(zhì)量和水平特別注重，因此，兒童感統教育引入中國將大受歡迎。目前，感統訓練雖在歐美、我國香港、臺灣地區等都大于95%，在中國的普及率還不及5%。幼兒園可以成為推廣感統教育的最好平臺，讓更多的孩子都加入到感統訓練中來(lái)，獲得幸?？鞓?lè )的童年。

　　結語(yǔ)

　　CasBam包含了幾個(gè)不同的訓練器械，比如S型橋、旋轉椅、旋轉床等等，目的是為了提高和改進(jìn)現有的感覺(jué)統合訓練教具。為了有更好的訓練效果，我們運用了先進(jìn)的機械自動(dòng)化、RFID身份識別、3D建模、路徑跟蹤和遠程溝通等技術(shù)。

　　下一步我們將進(jìn)一步測試系統的穩定性，并且進(jìn)行深入的市場(chǎng)調研。