本文關(guān)鍵詞：基于手勢(shì)識(shí)別的認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：認(rèn)知是指通過(guò)形成概念、知覺(jué)、判斷或想象等心理活動(dòng)來(lái)獲取知識(shí)的過(guò)程。執(zhí)行功能作為高級(jí)的認(rèn)知能力,已經(jīng)成為國(guó)際心理學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。執(zhí)行功能與多種能力的發(fā)展有關(guān)系,涉及決策、概念形成、認(rèn)知轉(zhuǎn)換、監(jiān)控動(dòng)作等方面,因此執(zhí)行功能的研究對(duì)人類認(rèn)知發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐意義。近年來(lái)的一些研究表明,執(zhí)行功能訓(xùn)練可有效提高兒童的認(rèn)知績(jī)效。通過(guò)相應(yīng)的認(rèn)知訓(xùn)練任務(wù),兒童在智力水平等方面可以得到有效的提高,特別是對(duì)患有孤獨(dú)癥譜系障礙的兒童的認(rèn)知訓(xùn)練具有借鑒價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。目前已有的認(rèn)知訓(xùn)練大多是以行為訓(xùn)練和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)為平臺(tái),不夠便捷,更不適用于兒童,且計(jì)算機(jī)化的認(rèn)知訓(xùn)練所用的交互方式為傳統(tǒng)的使用鍵盤鼠標(biāo)的交互方式,兒童需要將一部分精力轉(zhuǎn)移到操作過(guò)程中,損耗了兒童過(guò)多的關(guān)注點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題,本課題主要研究了以自然人機(jī)交互為基礎(chǔ)的認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng),采用動(dòng)作感應(yīng)傳感器、手勢(shì)識(shí)別技術(shù)、客戶端呈現(xiàn)技術(shù)、WEB技術(shù)等,設(shè)計(jì)研發(fā)以靜態(tài)動(dòng)態(tài)兩種手勢(shì)動(dòng)作為交互基礎(chǔ),以自然人機(jī)交互為交互手段,同時(shí)具有用戶管理,參數(shù)設(shè)置等功能的計(jì)算機(jī)化認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)；并根據(jù)執(zhí)行功能核心成分設(shè)計(jì)了二個(gè)用于訓(xùn)練兒童青少年工作記憶與認(rèn)知靈活性的任務(wù)。并將此系統(tǒng)應(yīng)用于孤獨(dú)癥的干預(yù)過(guò)程,檢驗(yàn)其對(duì)認(rèn)知能力的改善作用。本文首先介紹了認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)的課題背景,并介紹了認(rèn)知訓(xùn)練的研究現(xiàn)狀,對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究情況進(jìn)行了調(diào)研,在探討了認(rèn)知訓(xùn)練缺乏精細(xì)的自然的人機(jī)交互方式之后,提出本文的課題使用LeapMotion進(jìn)行人機(jī)交互。之后,本文對(duì)認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)；其次,本文詳細(xì)介紹了基于手勢(shì)識(shí)別的認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)的前端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),包括數(shù)據(jù)幀的預(yù)處理,靜態(tài),動(dòng)態(tài)手勢(shì)識(shí)別方法與交互設(shè)計(jì)。并對(duì)認(rèn)知訓(xùn)練任務(wù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,介紹了數(shù)字連線任務(wù)與圖形匹配任務(wù)的交互方式,及其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；再次,對(duì)系統(tǒng)后端的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),服務(wù)器后臺(tái)架構(gòu),服務(wù)化接口,服務(wù)器監(jiān)控等。最后將本課題開發(fā)的認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用于孤獨(dú)癥兒童的訓(xùn)練中,經(jīng)過(guò)4周的訓(xùn)練方案實(shí)施,對(duì)訓(xùn)練前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,探討實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明該系統(tǒng)的訓(xùn)練合理有效,達(dá)到預(yù)期效果。綜上所述,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)化的訓(xùn)練,通過(guò)自然的人機(jī)交互,可有效提高兒童的執(zhí)行功能中的工作記憶與認(rèn)知靈活性成分,本課題所取得的研究成果為今后的認(rèn)知訓(xùn)練方法和手段提供了一定的實(shí)用價(jià)值和借鑒意義,并展示了自然人機(jī)交互在兒童發(fā)展等領(lǐng)域的美好應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：LeapMotion 認(rèn)知訓(xùn)練 手勢(shì)識(shí)別 互聯(lián)網(wǎng)訓(xùn)練系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;R318
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 兒童自然人機(jī)交互研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 認(rèn)知訓(xùn)練研究現(xiàn)狀13
• 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)14-17
• 第二章 認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)17-31
• 2.1 系統(tǒng)分析17-22
• 2.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)17-18
• 2.1.2 系統(tǒng)需求分析18-22
• 2.2 架構(gòu)設(shè)計(jì)22-24
• 2.2.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)22-23
• 2.2.2 系統(tǒng)模塊劃分23-24
• 2.3 核心技術(shù)研究24-28
• 2.3.1 手勢(shì)識(shí)別相關(guān)技術(shù)研究24
• 2.3.2 客戶端相關(guān)技術(shù)研究24-27
• 2.3.3 服務(wù)器相關(guān)技術(shù)研究27-28
• 2.3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)技術(shù)研究28
• 2.4 本章小結(jié)28-31
• 第三章 認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)客戶端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31-67
• 3.1 客戶端架構(gòu)分析31
• 3.2 手勢(shì)識(shí)別31-49
• 3.2.1 手勢(shì)的分類32
• 3.2.2 LeapMotion32-37
• 3.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理37-38
• 3.2.4 靜態(tài)手勢(shì)識(shí)別38-43
• 3.2.5 動(dòng)態(tài)手勢(shì)識(shí)別43-48
• 3.2.6 交互設(shè)計(jì)48-49
• 3.3 認(rèn)知訓(xùn)練任務(wù)模塊49-62
• 3.3.1 數(shù)字連線訓(xùn)練模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)50-56
• 3.3.2 圖形匹配模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)56-62
• 3.4 用戶相關(guān)功能62-65
• 3.4.1 參與者管理62-64
• 3.4.2 參與者參數(shù)管理64-65
• 3.5 訓(xùn)練結(jié)果查詢模塊65-66
• 3.6 本章小結(jié)66-67
• 第四章 認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)服務(wù)端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)67-83
• 4.1 系統(tǒng)服務(wù)端總體設(shè)計(jì)67-68
• 4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)68-72
• 4.2.1 MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)68-69
• 4.2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)69-72
• 4.3 服務(wù)器程序設(shè)計(jì)72-81
• 4.3.1 服務(wù)端編程簡(jiǎn)介73-74
• 4.3.2 服務(wù)端業(yè)務(wù)邏輯74-75
• 4.3.3 視圖層75-77
• 4.3.4 業(yè)務(wù)邏輯層77-79
• 4.3.5 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層79-80
• 4.3.6 其他模塊設(shè)計(jì)80-81
• 4.4 本章小結(jié)81-83
• 第五章 應(yīng)用與數(shù)據(jù)分析83-95
• 5.1 研究對(duì)象及方法83-84
• 5.1.1 研究目的83
• 5.1.2 研究對(duì)象83
• 5.1.3 研究方法83
• 5.1.4 研究流程83-84
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果84-91
• 5.2.1 工作記憶評(píng)測(cè)結(jié)果84-86
• 5.2.2 認(rèn)知靈活性評(píng)測(cè)結(jié)果86-87
• 5.2.3 抑制能力評(píng)測(cè)結(jié)果87-89
• 5.2.4 BRIEF量表評(píng)測(cè)結(jié)果89-91
• 5.3 討論91-92
• 5.4 本章小結(jié)92-95
• 第六章 總結(jié)與展望95-97
• 6.1 本文主要工作總結(jié)95
• 6.2 課題不足及研究未來(lái)展望95-97
• 致謝97-99
• 參考文獻(xiàn)99-103
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文103

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