實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法及系統(tǒng)，其包括：獲取待感知目標(biāo)的至少一種特征屬性信息并對(duì)其進(jìn)行處理形成特征屬性信號(hào)，通過(guò)試驗(yàn)確定與所述特征屬性信號(hào)對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)并存儲(chǔ)二者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將特征屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)，通過(guò)刺激執(zhí)行器作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)，使其獲得與待感知目標(biāo)的特征屬性信息對(duì)應(yīng)的虛擬感知。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不需要使用者自身的感覺(jué)器官就可以在獲取待感知目標(biāo)后直接通過(guò)刺激神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬感知。
【專利說(shuō)明】實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時(shí)地、沒(méi)有限制地觀察三維空間內(nèi)的事務(wù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。
[0003]其中，較為典型的為日本東京都立大學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室正在研發(fā)的一種五種感官虛擬身體系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個(gè)3D顯不器、一副耳機(jī)、一臺(tái)用于制造微風(fēng)和散發(fā)氣味的風(fēng)扇，以及一張可前后傾斜、局部震動(dòng)搖擺并配備腳踏板的椅子組成。這種技術(shù)旨在提供一種替代性經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)這種技術(shù)，人們除了耳朵聽(tīng)到傳統(tǒng)聲音、眼睛看到傳統(tǒng)視頻圖像之外，虛擬旅游時(shí)還能夠切身感受到“環(huán)境”中的風(fēng)，鼻子可以聞到“環(huán)境”里的氣味，腳還可以真切的感受到踩在地板上的感覺(jué)。
[0004]然而，傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍然通過(guò)人的感官來(lái)獲取待感知目標(biāo)及環(huán)境的特征屬性，需要在人體周邊對(duì)目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行一定程度上的再現(xiàn)或重建，因此，傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬感覺(jué)需要依賴于龐大復(fù)雜的硬件設(shè)備，使用不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法及系統(tǒng)，不需要使用者自身的感覺(jué)器官，獲取待感知目標(biāo)及環(huán)境信息后直接通過(guò)刺激神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬感覺(jué)。
[0006]在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，主要技術(shù)方案如下:
[0007]獲取待感知目標(biāo)的至少一種特征屬性信息，對(duì)所述特征屬性信息進(jìn)行調(diào)理、放大并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，形成特征屬性信號(hào)；
[0008]選擇刺激方式和刺激參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)確定與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)，并存儲(chǔ)所述特征屬性信號(hào)與所述相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0009]根據(jù)存儲(chǔ)的所述特征屬性信號(hào)與相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)；
[0010]將所述待感知目標(biāo)的刺激信號(hào)通過(guò)刺激執(zhí)行器以相應(yīng)的刺激方式和刺激參數(shù)作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)，使其獲得與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信息對(duì)應(yīng)的虛擬感知。
[0011]所述特征屬性信息包括溫度、濕度、壓力、顏色、加速度、聲音、氣體濃度和/或氣味。
[0012]所述刺激信號(hào)包括電刺激信號(hào)、光刺激信號(hào)、機(jī)械刺激信號(hào)、化學(xué)刺激信號(hào)的一種或幾種的組合。
[0013]所述電刺激信號(hào)的屬性包括電荷強(qiáng)度、電荷幅度、頻率和作用持續(xù)時(shí)間。[0014]所述光刺激信號(hào)的屬性包括光強(qiáng)、波長(zhǎng)和作用持續(xù)時(shí)間。
[0015]所述刺激執(zhí)行器為神經(jīng)刺激器。
[0016]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，主要技術(shù)方案如下:
[0017]傳感器，用于獲取待感知目標(biāo)的至少一種特征屬性信息，對(duì)所述特征屬性信息進(jìn)行調(diào)理、放大并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，形成特征屬性信號(hào)，發(fā)送所述特征屬性信號(hào)；
[0018]數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收所述傳感器發(fā)送的特征屬性信號(hào)，選擇刺激方式和刺激參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)確定與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)，并存儲(chǔ)所述特征屬性信號(hào)與所述相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；還用于根據(jù)存儲(chǔ)的所述特征屬性信號(hào)與相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)；
[0019]刺激執(zhí)行器，用于在每次試驗(yàn)時(shí)執(zhí)行刺激操作；還用于將與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)以相應(yīng)的刺激方式和刺激參數(shù)作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)，使其獲得與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信息對(duì)應(yīng)的虛擬感知。
[0020]所述傳感器具體用于獲取待感知目標(biāo)的溫度、濕度、壓力、顏色、加速度、聲音、氣體濃度和/或氣味信息。
[0021]所述數(shù)據(jù)處理裝置具體用于將所述特征屬性信息轉(zhuǎn)換成電刺激信號(hào)、光刺激信號(hào)、機(jī)械刺激信號(hào)、化學(xué)刺激信號(hào)的一種或幾種的組合。
[0022]所述刺激執(zhí)行器具體用于將與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)作用于使用者的腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)、脊髓中樞神經(jīng)系統(tǒng)或周邊神經(jīng)組織。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)獲取待感知目標(biāo)的特征屬性信息，并對(duì)該特征屬性信息進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成刺激信號(hào)，作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)，可以使得使用者產(chǎn)生該特征屬性信息對(duì)應(yīng)的感覺(jué)。采用本發(fā)明的技術(shù)方案不需要使用者自身的感覺(jué)器官，獲取待感知目標(biāo)及環(huán)境信息后可直接通過(guò)刺激神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬感知。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]下面將參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中:
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法流程圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是所有實(shí)施例的窮舉。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0029]S101、首先利用各類傳感器采集待感知目標(biāo)的至少一種特征屬性信息，對(duì)這些特征屬性信息進(jìn)行調(diào)理、放大，并對(duì)待感知目標(biāo)的的特征屬性信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理，形成與各個(gè)特征屬性信息相對(duì)應(yīng)的特征屬性信號(hào)，并將這些待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)發(fā)送給計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)處理裝置。
[0030]傳感器獲得的特征屬性信息也可稱為原始信號(hào)，原始信號(hào)可以是物理信號(hào)也可以是化學(xué)信號(hào)，最終將原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有一定編碼格式的數(shù)字電信號(hào)(也即特征屬性信號(hào))，傳感器的作用就是把各種非電物理量(如溫度、壓力、加速度等等)或化學(xué)量(各種氣體的濃度等)轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出。本發(fā)明實(shí)施例將這些非電物理量以及化學(xué)量統(tǒng)稱為待感知目標(biāo)的特征屬性信息。其中，各類傳感器可以是現(xiàn)有溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器等等。而待感知目標(biāo)可以是某一具體的事物，如杯子、水盆等，還可以是某一種環(huán)境，如海邊、高樓天臺(tái)上等等。待感知目標(biāo)的特征屬性信息可以是溫度、濕度、聲音、氣味、顏色、照度、加速度、壓力等，可以是物理屬性也可以是化學(xué)屬性。
[0031]如果待感知目標(biāo)是具體事物，可以將這些傳感器放于待感知目標(biāo)上，比如將溫度傳感器置于杯子外側(cè)以測(cè)量杯子的溫度。如果待感知目標(biāo)為某一環(huán)境，可以將這些傳感器分布在待感知目標(biāo)的周邊環(huán)境中，傳感器可以遠(yuǎn)程獲取待感知目標(biāo)的一種或多種特征屬性信息，比如將風(fēng)速風(fēng)向傳感器置于高樓天臺(tái)上可以測(cè)得樓頂上的風(fēng)力大小以及風(fēng)吹的方向。
[0032]S102、將獲得特征屬性信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些特征屬性信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合以及分析處理。選擇刺激方式和刺激參數(shù)，可以是電刺激、化學(xué)刺激等各種刺激方式，并以不同的刺激參數(shù)進(jìn)行大量的試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)以后，可以確定與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)，將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特征屬性信號(hào)與刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的相應(yīng)位置。
[0033]其中，刺激信號(hào)為具有特定幅度、頻率等特征的模擬電信號(hào)，該刺激信號(hào)為人體神經(jīng)感受器可識(shí)別，可直接用于刺激神經(jīng)系統(tǒng)。刺激信號(hào)可以是低頻電流等電刺激信號(hào)，可以是一定功率或波長(zhǎng)的光刺激信號(hào)，還可以是機(jī)械刺激信號(hào)、化學(xué)刺激信號(hào)等信號(hào)中的一種或幾種組合。例如，傳感器測(cè)得的溫度這一特征屬性信息后輸出一個(gè)Sbit的數(shù)字信號(hào)00101100，表示溫度是攝氏25度，假設(shè)經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知電流幅度50微安、持續(xù)時(shí)間10s、脈沖間隔0.25s的刺激信號(hào)作用于人的手部，與25度的溫度作用于人的手部實(shí)驗(yàn)效果相同。那么，處理后將該特征屬性信息轉(zhuǎn)換為電流幅度為50微安、持續(xù)時(shí)間為10s、脈沖間隔為0.25s的刺激信號(hào)。
[0034]這里所說(shuō)的計(jì)算機(jī)可以是物理機(jī)也可以是云端虛擬機(jī)，只要有相應(yīng)計(jì)算能力即可，本發(fā)明對(duì)此不作限制。將傳感器采集到的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)里只需要一個(gè)接口即可，比如計(jì)算機(jī)上面的串口、USB 口或者網(wǎng)口等等。
[0035]待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)可以是空氣溫度為20°的溫度信號(hào)、風(fēng)速為微風(fēng)的風(fēng)速信號(hào)等等，而待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)與刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)系，也可以是根據(jù)一個(gè)計(jì)算公式模擬出的對(duì)應(yīng)曲線。比如，存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以是空氣溫度為20°的溫度信號(hào)與空氣溫度為20°的刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，諸如此類，不同溫度與不同刺激信號(hào)對(duì)應(yīng)。另外，還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得多個(gè)空氣溫度為20°至30°之間的溫度信號(hào)與刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，擬合出溫度信號(hào)與刺激信號(hào)之間的一個(gè)對(duì)應(yīng)計(jì)算公式，形成對(duì)應(yīng)的溫度信號(hào)-刺激信號(hào)模擬曲線。從而可以獲取未實(shí)驗(yàn)過(guò)的溫度信號(hào)所對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)。比如，當(dāng)需要對(duì)應(yīng)空氣溫度為25°時(shí)的刺激信號(hào)時(shí)，可通過(guò)該計(jì)算公式得到空氣溫度為25°的溫度信號(hào)所對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)。
[0036]S103、根據(jù)上面存儲(chǔ)的特征屬性信號(hào)與相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)。[0037]S104、將這些待感知目標(biāo)的刺激信號(hào)通過(guò)一種或多種刺激執(zhí)行器以相應(yīng)的刺激方式和刺激參數(shù)等作用于使用者的腦、脊髓等中樞神經(jīng)系統(tǒng)或者相關(guān)周邊神經(jīng)組織的一處或多處區(qū)域，使其在感覺(jué)中反映出待感知目標(biāo)的特征屬性信息所具有的特征。
[0038]其中，刺激執(zhí)行器可以是現(xiàn)有神經(jīng)刺激器(也稱神經(jīng)刺激儀)，該神經(jīng)刺激器目前一般用于麻醉過(guò)程中監(jiān)測(cè)穿刺針是否接觸神經(jīng)。本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)各種刺激參數(shù)進(jìn)行不同設(shè)置所形成的刺激信號(hào)稱為具有一定刺激模式的刺激信號(hào)，刺激模式是根據(jù)不同刺激信號(hào)的刺激參數(shù)進(jìn)行不同設(shè)置。比如:電刺激信號(hào)的刺激模式一般是根據(jù)電荷強(qiáng)度、電荷幅度、頻率、作用持續(xù)時(shí)間等進(jìn)行的不同設(shè)置；對(duì)于光刺激信號(hào)可能一般是根據(jù)光強(qiáng)、波長(zhǎng)、作用持續(xù)時(shí)間等屬性進(jìn)行的不同設(shè)置，也即形成不同的刺激模式。
[0039]用戶對(duì)刺激信號(hào)的感覺(jué)可能是自發(fā)的，比如對(duì)使用者的神經(jīng)系統(tǒng)做一個(gè)電刺激，使用者自然會(huì)感覺(jué)到疼痛；而對(duì)于一些未知或未體會(huì)過(guò)的感覺(jué)，人們一般是在對(duì)外界環(huán)境認(rèn)識(shí)了解以后，慢慢學(xué)習(xí)才得到的感覺(jué)，比如兒童一開(kāi)始是不知道什么是恐高的感覺(jué)，通過(guò)認(rèn)識(shí)了解知道高處的危險(xiǎn)等才有了恐高的感覺(jué)。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案也可以對(duì)使用者進(jìn)行一定的訓(xùn)練，使其得到待感知目標(biāo)的特征屬性所形成的感覺(jué)。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例所提供的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，通過(guò)獲取待感知目標(biāo)的特征屬性信息并對(duì)其進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成刺激信號(hào)后作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)。采用本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，不需要使用者自身的感覺(jué)器官，就可以在獲取待感知目標(biāo)及環(huán)境信息后通過(guò)刺激神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬感知。
[0041]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提出了一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，如圖2所示，包括傳感器201、數(shù)據(jù)處理裝置202以及刺激執(zhí)行器203。這三者之間的數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)有線、無(wú)線等多種方式實(shí)現(xiàn)，可以架設(shè)專用的數(shù)據(jù)鏈路也可以搭載在商用的通訊平臺(tái)上。
[0042]傳感器201可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，用于采集待感知目標(biāo)的一種或多種特征屬性信息，并對(duì)這些特征屬性信息進(jìn)行調(diào)理、放大，將它們進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特征屬性信號(hào)，將這些實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特征屬性信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理裝置。
[0043]傳感器201獲得的原始信號(hào)可以是物理信號(hào)也可以是化學(xué)信號(hào)，最終將原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有一定編碼格式的數(shù)字電信號(hào)(也即特征屬性信號(hào))，傳感器的作用就是把各種非電物理量(如溫度、壓力、加速度等等)或化學(xué)量(各種氣體的濃度等)轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出。本發(fā)明實(shí)施例將這些非電物理量以及化學(xué)量統(tǒng)稱為待感知目標(biāo)的特征屬性信息。其中，各類傳感器可以是現(xiàn)有溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器等等。而待感知目標(biāo)可以是某一具體的事物，如杯子、水盆等，還可以是某一種環(huán)境，如海邊、高樓天臺(tái)上等等。待感知目標(biāo)的特征屬性信息可以是溫度、濕度、聲音、氣味、顏色、照度、加速度、壓力等，可以是物理屬性也可以是化學(xué)屬性。
[0044]如果待感知目標(biāo)是具體事物，可以將這些傳感器放于待感知目標(biāo)上，比如將溫度傳感器置于杯子外側(cè)以測(cè)量杯子的溫度。如果待感知目標(biāo)為某一環(huán)境，可以將這些傳感器分布在待感知目標(biāo)的周邊環(huán)境中，傳感器可以遠(yuǎn)程獲取待感知目標(biāo)的一種或多種特征屬性信息，比如將風(fēng)速風(fēng)向傳感器置于高樓天臺(tái)上可以測(cè)得樓頂上的風(fēng)力大小以及風(fēng)吹的方向。
[0045]數(shù)據(jù)處理裝置202用于接收傳感器發(fā)送過(guò)來(lái)的待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)，選擇刺激方式和刺激參數(shù)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)得與特征屬性信號(hào)對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)，并把這些特征屬性信號(hào)與刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)起來(lái)。根據(jù)計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的特征屬性信號(hào)與刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換為待感知目標(biāo)的刺激信號(hào)。這里所說(shuō)的刺激信號(hào)為具有特定幅度、頻率等特征的模擬電信號(hào)，該刺激信號(hào)為人體神經(jīng)感受器可識(shí)別，可直接用于刺激神經(jīng)系統(tǒng)。刺激信號(hào)可以是低頻電流等電刺激信號(hào)，可以是一定功率或波長(zhǎng)的光刺激信號(hào)，還可以是機(jī)械刺激信號(hào)、化學(xué)刺激信號(hào)等信號(hào)中的一種或幾種組合。
[0046]數(shù)據(jù)處理裝置202只要具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算能力即可，與傳感器的信號(hào)傳輸只需要一個(gè)接口，就可以實(shí)現(xiàn)將傳感器201采集到的信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理裝置202。
[0047]其中，待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)可以是空氣溫度為20°的溫度信號(hào)、風(fēng)速為微風(fēng)的風(fēng)速信號(hào)等等，而實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特征屬性信號(hào)與刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)系，也可以是根據(jù)一個(gè)計(jì)算公式模擬出的對(duì)應(yīng)曲線。比如，存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以是空氣溫度為20°的溫度信號(hào)與空氣溫度為20°的刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，諸如此類，不同溫度與不同刺激信號(hào)對(duì)應(yīng)。另外，還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得多個(gè)空氣溫度，比如20°至30°之間的溫度信號(hào)，多次實(shí)驗(yàn)計(jì)算擬合出一個(gè)溫度信號(hào)與刺激信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式，形成對(duì)應(yīng)的溫度信號(hào)-刺激信號(hào)模擬曲線。從而可以獲取未試驗(yàn)過(guò)的溫度信號(hào)所對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)。比如，當(dāng)需要對(duì)應(yīng)空氣溫度為25°的刺激信號(hào)時(shí)，可通過(guò)該計(jì)算公式得到空氣溫度為25°的溫度信號(hào)所對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)。
[0048]當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程是與刺激執(zhí)行器203相關(guān)聯(lián)的，當(dāng)數(shù)據(jù)處理裝置202選擇好刺激方式和刺激參數(shù)后進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，是通過(guò)刺激執(zhí)行器203根據(jù)刺激信號(hào)執(zhí)行刺激操作。
[0049]刺激執(zhí)行器203，還用于將數(shù)據(jù)處理裝置轉(zhuǎn)換得到的刺激信號(hào)以相應(yīng)的刺激方式和刺激參數(shù)作用于使用者的腦、脊髓等中樞神經(jīng)系統(tǒng)或者相關(guān)周邊神經(jīng)組織的一處或多處區(qū)域，使其在感覺(jué)中反映出待感知目標(biāo)的特征屬性信息所具有的特征。
[0050]其中，本發(fā)明實(shí)施例將根據(jù)不同刺激信號(hào)的刺激參數(shù)進(jìn)行的不同設(shè)置稱為刺激模式，比如:電刺激信號(hào)的刺激模式一般是根據(jù)電荷強(qiáng)度、電荷幅度、頻率、作用持續(xù)時(shí)間等進(jìn)行的不同設(shè)置；對(duì)于光刺激信號(hào)可能一般是根據(jù)光強(qiáng)、波長(zhǎng)、作用持續(xù)時(shí)間等屬性進(jìn)行的不同設(shè)置，也即形成不同的刺激模式。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例所提供的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，通過(guò)傳感器獲取待感知目標(biāo)的特征屬性信息，并對(duì)該特征屬性信息進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成刺激信號(hào)，作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)，可以使得使用者產(chǎn)生該特征屬性信息對(duì)應(yīng)的感覺(jué)。采用本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，不需要使用者自身的感覺(jué)器官就可以直接通過(guò)刺激神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬感知。
[0052]利用本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案可有各種應(yīng)用場(chǎng)景，下面僅列舉說(shuō)明其中兩種場(chǎng)景，具體如下:
[0053]實(shí)施例一、
[0054]目前大部分人忙于工作，幾乎沒(méi)有時(shí)間出去旅游散心，這種情況可以采用本發(fā)明的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬旅游。雖然虛擬旅游這一名詞已為現(xiàn)有技術(shù)中常用詞匯，但本發(fā)明所說(shuō)的虛擬旅游與現(xiàn)有技術(shù)中所稱虛擬旅游的實(shí)現(xiàn)方式不同。
[0055]下面以虛擬海邊旅游為例，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如下所示:
[0056]1、海風(fēng)吹拂臉頰的虛擬感知:
[0057]我們通常所說(shuō)的觸覺(jué)為生物感受本身特別是體表的機(jī)械接觸(接觸刺激)的感覺(jué)，它是由壓力與牽引力作用于觸覺(jué)感受器(也稱接觸感受器或皮膚感受器，主要是指體表或皮膚內(nèi)的顯微構(gòu)造)所引起的。當(dāng)人們?cè)诮佑|物體時(shí)，相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)放電，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于持續(xù)性刺激神經(jīng)放電稱為壓覺(jué)，而非持續(xù)性的少量放電稱為觸覺(jué)。那么，只要將一定刺激模式的刺激信號(hào)施加給觸覺(jué)相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)，比如表皮的觸覺(jué)感受器、腦觸覺(jué)皮層等，受試者就會(huì)產(chǎn)生被觸的感覺(jué)。
[0058]因此，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)受試者面部區(qū)域的部分面部神經(jīng)按照一定時(shí)間和空間順序施加電流脈沖刺激或者化學(xué)藥物刺激，使得受試者產(chǎn)生面部被風(fēng)拂過(guò)的感覺(jué)。
[0059]2、腳踩在沙灘上的虛擬感知:
[0060]依據(jù)與上述實(shí)施例相同的原理，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)足底某一區(qū)域的皮膚觸覺(jué)感受器施加電刺激或化學(xué)刺激，使得受試者產(chǎn)生該區(qū)域接觸物體的感覺(jué)。如果是對(duì)足底整個(gè)區(qū)域按照一定時(shí)間和空間順序施加電刺激，則能夠使得受試者產(chǎn)生踩到某種物體的感覺(jué)。
[0061]3、耳朵聽(tīng)到海浪聲的虛擬感知:
[0062]在受試者的耳蝸處插入電極陣列(植入電極可以是貼在耳蝸處也可以是扎在耳蝸處，本發(fā)明對(duì)此不作限制)，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在受試者的耳蝸處的螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞上施加電刺激，使得受試者產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)的虛擬感覺(jué)。進(jìn)一步地，經(jīng)過(guò)一定編碼的電刺激，也即對(duì)電流幅度、頻率按照一定的順序組合而形成的電刺激，施加給受試者以后，可使得受試者產(chǎn)生聽(tīng)到某種特定聲音的感覺(jué)。
[0063]實(shí)施例二、
[0064]由于家長(zhǎng)不能寸步不離的保護(hù)兒童的安全，導(dǎo)致出現(xiàn)兒童被燙傷或不幸墜樓等悲慘事件。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)兒童進(jìn)行模擬訓(xùn)練，使得在做危險(xiǎn)事情之前即使沒(méi)有家長(zhǎng)的及時(shí)阻止，也可以使兒童提前知曉危險(xiǎn)的感覺(jué)而不去做該危險(xiǎn)的事情。
[0065]1、對(duì)于熱水壺等家里常見(jiàn)用品，如果兒童在家長(zhǎng)不注意的情況下去觸碰此類用品，極有可能被燙傷。因此，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)兒童模擬訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)即使熱水壺里沒(méi)有熱水也會(huì)使兒童有被燙疼的虛擬感覺(jué)，這樣可以使得即使家長(zhǎng)不在身邊，兒童也不會(huì)再去觸碰此類用品。
[0066]人體表皮的神經(jīng)存在一種游離神經(jīng)末梢，也就是痛覺(jué)感受器。引起燙痛感受的主要是其中的C纖維-熱-機(jī)械-痛感受器。將一定劑量的K+、H+、組織胺、5-羥色胺、緩激肽、前列腺素等物質(zhì)作用于暴露的游離神經(jīng)末梢上，使得受試者產(chǎn)生疼痛的感覺(jué)。本發(fā)明實(shí)施例利用傳感器獲取熱水壺等家用常見(jiàn)用品的特征屬性信息，比如熱水壺的溫度為80度。傳感器將該溫度屬性信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)將該溫度為80度的屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換為一定刺激模式的刺激信號(hào)。其中，刺激模式具體是指藥物的劑量和成分等。本發(fā)明實(shí)施例將上述物質(zhì)中的一種或幾種以該刺激模式作用于兒童的皮膚表面，通過(guò)電穿孔皮膚給藥技術(shù)，使其作用于C纖維-熱-機(jī)械-痛感受器上引起燙痛感。
[0067]2、為了防止兒童在家長(zhǎng)不注意的情況下，爬到窗戶旁導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)讓兒童產(chǎn)生恐高的虛擬感覺(jué)，從而使得兒童遠(yuǎn)離窗戶避免墜樓等危險(xiǎn)事情發(fā)生。
[0068]相對(duì)于“觸覺(jué)”、“痛覺(jué)”等人體感覺(jué)，一些復(fù)雜高等的感覺(jué)，例如恐高，則需要人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生活實(shí)踐來(lái)獲得經(jīng)驗(yàn)。也即，讓受試者將外部對(duì)其神經(jīng)施加的刺激與相應(yīng)環(huán)境特征建立起聯(lián)系，通過(guò)不斷的經(jīng)驗(yàn)積累與學(xué)習(xí)來(lái)預(yù)學(xué)習(xí)該環(huán)境特征對(duì)應(yīng)的感覺(jué)。
[0069]恐高感覺(jué)的產(chǎn)生，主要是因?yàn)榇竽X指揮身體做出的動(dòng)作幅度是以視野中物體的相對(duì)活動(dòng)作為參照對(duì)象。假如人們從高處往下望，地面物體太遠(yuǎn)太小，則視野中的地面物體就不能作為平衡信息回饋的根據(jù)了 ；同時(shí)，如果人們?cè)诟咛?，眼睛無(wú)法在水平位置找到實(shí)物進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)的參照，則會(huì)弓I起人體平衡系統(tǒng)崩潰。
[0070]由于恐高這一虛擬感覺(jué)是需要人們通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)獲得的，因此無(wú)法直接誘發(fā)產(chǎn)生。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將傳感器采集到的樓層高度等特征屬性信息轉(zhuǎn)換成一定刺激模式的刺激信號(hào)，當(dāng)兒童靠近窗戶的時(shí)候通過(guò)刺激兒童的神經(jīng)系統(tǒng)，如前庭等，使兒童產(chǎn)生眩暈、心跳加快、呼吸困難、面色發(fā)白、四肢發(fā)冷等植物性神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)，同時(shí)通過(guò)心理訓(xùn)練與視覺(jué)輔助，最終使得兒童在靠近窗邊時(shí)產(chǎn)生恐高的感覺(jué)。
[0071 ] 采用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案不需要使用者自身的感覺(jué)器官，獲取待感知目標(biāo)及環(huán)境信息后可直接通過(guò)刺激神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬感知。
[0072]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制。因此，在不背離本發(fā)明的精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可作出各種改變、替換和變型。很顯然，但這些改變、替換和變型都應(yīng)涵蓋于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取待感知目標(biāo)的至少一種特征屬性信息，對(duì)所述特征屬性信息進(jìn)行調(diào)理、放大并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，形成特征屬性信號(hào)； 選擇刺激方式和刺激參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)確定與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)，并存儲(chǔ)所述特征屬性信號(hào)與所述相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 根據(jù)存儲(chǔ)的所述特征屬性信號(hào)與相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)； 將所述待感知目標(biāo)的刺激信號(hào)通過(guò)刺激執(zhí)行器以相應(yīng)的刺激方式和刺激參數(shù)作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)，使其獲得與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信息對(duì)應(yīng)的虛擬感知。
2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，其特征在于，所述特征屬性信息包括溫度、濕度、壓力、顏色、加速度、聲音、氣體濃度和/或氣味。
3.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，其特征在于，所述刺激信號(hào)包括電刺激信號(hào)、光刺激信號(hào)、機(jī)械刺激信號(hào)、化學(xué)刺激信號(hào)的一種或幾種的組合。
4.如權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，其特征在于，所述電刺激信號(hào)的屬性包括電荷強(qiáng)度、電荷幅度、頻率和作用持續(xù)時(shí)間。
5.如權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，其特征在于，所述光刺激信號(hào)的屬性包括光強(qiáng)、波長(zhǎng)和作用持續(xù)時(shí)間。
6.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的方法，其特征在于，所述刺激執(zhí)行器為神經(jīng)刺激器。
7.一種實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 傳感器，用于獲取待感知目標(biāo)的至少一種特征屬性信息，對(duì)所述特征屬性信息進(jìn)行調(diào)理、放大并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，形成特征屬性信號(hào)，發(fā)送所述特征屬性信號(hào)； 數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收所述傳感器發(fā)送的特征屬性信號(hào)，選擇刺激方式和刺激參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)確定與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)，并存儲(chǔ)所述特征屬性信號(hào)與所述相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；還用于根據(jù)存儲(chǔ)的所述特征屬性信號(hào)與相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào); 刺激執(zhí)行器，用于在每次試驗(yàn)時(shí)執(zhí)行刺激操作；還用于將與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)以相應(yīng)的刺激方式和刺激參數(shù)作用于使用者的神經(jīng)系統(tǒng)，使其獲得與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信息對(duì)應(yīng)的虛擬感知。
8.如權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器具體用于獲取待感知目標(biāo)的溫度、濕度、壓力、顏色、加速度、聲音、氣體濃度和/或氣味信息。
9.如權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置具體用于將所述特征屬性信息轉(zhuǎn)換成電刺激信號(hào)、光刺激信號(hào)、機(jī)械刺激信號(hào)、化學(xué)刺激信號(hào)的一種或幾種的組合。
10.如權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)虛擬感知的系統(tǒng)，其特征在于，所述刺激執(zhí)行器具體用于將與所述待感知目標(biāo)的特征屬性信號(hào)相對(duì)應(yīng)的刺激信號(hào)作用于使用者的腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)、脊髓中樞神經(jīng)系統(tǒng)或周邊神經(jīng)組織。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103544346SQ201310484511
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】徐彥之 申請(qǐng)人:徐彥之