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智能感觉统合教育系统*

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作者:北京邮电大学 信息工程学院 04级本科生 戴虎宁 唐黛 薛舟 叶子青时间:2007-12-07来源:电子产品世界收藏

  摘要: 本文简要介绍了智能感觉统合训练系统CasBam,该系统运用了身份识别、微控开关控制板、等技术。它的推广,将在节约成本的基础上,大大提高幼儿感统教育的质量。

  关键词;;;专家诊断系统

  引言

  笔者在北京市几家幼儿园走访时,了解到大约每个班级里都有10%的孩子患有一种(DSI)的典型症状,中度或轻微症状的孩子就更多了。更为让人担忧的是,由于缺少相关的训练器械和教育方法,在大部分的发展中国家,患儿很难及时得到治疗或者痊愈。

  了解到现今的在教育中所面临的问题以及它的重要性之后,我们觉得我们有义务来为这些孩子开发一套称为CasBam的智能化的训练设备。

  系统功能概况

  系统功能框图如图1所示,主要由数据采集、数据分析和数据反馈三部分组成。

  数据采集

  根据不同训练模块的要求和特性,我们引入了不同的技术,如在S桥模块,基于图像模块和图像处理技术,我们有效地将虚拟现实引入了训练中。并且提供了实时交互和检测,整个训练中的各项数据也将被记录下来。

  数据分析

  通过专家系统中的模糊数学算法,我们将第一部分采集来的训练数据划分类别、分难度的系统分析后,将会给出训练达标级别,以及简单的训练提示,自动对训练模式进行一定的修正。训练模式和难度可以根据不同小孩的情况得到修改和调整。

  数据反馈

  通过网络终端的控制,老师、家长以及感统训练专家可以通过不同的权限登陆到系统专属的网站上,察看不同部分的训练数据。专家更可以通过网络对判断阈值进行修改,给出训练建议。系统设计框图如图2所示。

  系统特色

  基于技术的个人训练模式

  采用RFID技术来识别和处理个人的有用信息,从而调整训练状态。在这个系统中,RFID部分内置在小孩佩戴的手表上,便于携带,让小孩在游戏中轻松地完成刷卡和身份识别的过程。

  利用视觉游戏生成的S桥训练模块

  利用红青立体技术,制作出三维立体效果的图片,让儿童在立体视觉效果中完成训练。3D图片主要利用人左右双眼的距离差异体现立体效果,在图像处理软件中利用两个摄影机模拟人的左右双眼,最终通过颜色处理,合成图片。具体的操作步骤如下:

  根据小孩所接触的简单的社会和生活场景以及感觉统合训练中平衡感的训练要求,在纸面上设计出大致的场景图片,并且根据路径长度、曲度、宽度以及周围景物的复杂程度,确定不同场景的难度。

  在3D Max等三维建模软件中根据第一步中的设计草图进行建模,通过细微形状调整来实现不同场景的不同难度。并贴上材质图层。

  在3D Max中模仿人的左右双眼,设置两台摄影机,分别从不同角度进行拍摄,并且渲染成两幅图片。

  将两幅图片导入到Photoshop中,将两幅图片的RGB通道进行调整,使得一幅呈红相,一幅呈青相,合成两幅图片后,带上红青立体眼镜后,即可观测到立体效果。

  具体图片示例如图4。

  自动机械化模块

  利用微动开关和模拟传感器,接收儿童的行走信息;利用电动马达和旋转座椅,节省训练成本。

  路线跟踪算法

  将PSP地板分为几大模块,利用自己设计的路线跟踪算法,以最优的形式匹配路径。整个板面装有7500个微控开关,可精确记录下儿童的行走路线。装有微控开关的地板模块如图5所示。

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  基于模糊数学模型的专家系统

  因为训练项目的数量较多,同时专家系统需要来自不同训练的多组数据来综合评价一个小孩的感统状态,在设计时对多种数学模型进行了大量的试验,从结果中得出最优选择是模糊数学模型。

  图6是基于模糊数学的专家系统模型,整个专家系统分为三部分:数据分类,自动诊断和自动判别。

  WinCE 6.0在Ebox2300上的应用

  我们在Ebox2300游戏机上构建了一个WinCE 6.0的映像,为了能使能够与Ebox2300相兼容,用以下的工具如微软公司Visual Studio 2005和ICOP公司Vortex86_60B: X86的BSP支持仓来构建我们自己的,以便Windows CE可以更好地在Ebox2300发挥作用。

  系统的软件设计主要特点包括:.NET Framework构建的;防火墙保证网络传输的安全;MCU游戏机与单片机的应用;互联网网络服务器的采用;EDB引擎实现数据保存和处理功能;Hive基注册表实现程序运行同步保存数据,防止数据丢失;支持静态图片的编码和解码;串联端口完成Ebox2300与USB设备的数据传输。

  市场分析

  儿童感觉统合(简称感统)训练作为儿童教育产业中一个新的巨大市场正浮出水面。我国4-6岁儿童约有3.7亿多人,这是一片庞大的儿童智力开发教育市场。我国家长对孩子的受教育质量和水平特别注重,因此,儿童感统教育引入中国将大受欢迎。目前,感统训练虽在欧美、我国香港、台湾地区等都大于95%,在中国的普及率还不及5%。幼儿园可以成为推广感统教育的最好平台,让更多的孩子都加入到感统训练中来,获得幸福快乐的童年。

  结语

  CasBam包含了几个不同的训练器械,比如S型桥、旋转椅、旋转床等等,目的是为了提高和改进现有的感觉统合训练教具。为了有更好的训练效果,我们运用了先进的机械自动化、RFID身份识别、3D建模、路径跟踪和远程沟通等技术。

  下一步我们将进一步测试系统的稳定性,并且进行深入的市场调研。



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