TWI566745B - 頭戴式裝置及其相關的模擬系統、模擬方法 - Google Patents

Description

頭戴式裝置及其相關的模擬系統、模擬方法

本發明是有關於一種頭戴式裝置及其相關的模擬系統、模擬方法，且特別是有關於一種感測生理信號之頭戴式裝置及其相關的模擬系統、模擬方法。

現代人的平均壽命越來越長，隨著年紀增長，各種退化現象逐漸產生。如何在年紀漸長的同時，延遲退化的產生，也成為一個必須面對的課題。其中，老年人容易因為神經傳導(neural wiring)產生退化的緣故，導致腦部認知功能受到損害。神經傳導的退化，讓老年人的判斷能力及反應力受到影響，並產生失去平衡而跌倒的風險。

老年人跌倒時，由於老人常有高盛行率的共存疾病(comorbiddiseases)，例如：骨質疏鬆症、器官功能退化，即使輕微的跌倒也可能造成很大的危險。甚至，跌倒已經成為65歲以上老人意外死亡的主要原因。

為了預防老年人跌倒，手扶裝置與拐杖是經常使用作為輔具。但是，輔具僅能提供被動式預防的效果。針對延緩老年人的神經傳導退化現象，現有的各類輔具均未能提供有效的預防。

本發明之一實施例係為一種模擬系統，包含：一頭戴式裝置，具有多個感測點，其係感測多個生理信號；一轉換器， 電連接於該等感測點，其係分析該等生理信號並產生至少一參數；以及，一情境模擬器，電連接於該轉換器，其係顯示一虛擬環境，並根據該至少一參數而調整該虛擬環境的情境。

本發明之另一實施例係為一種模擬方法，應用於一模擬系統，該模擬方法係包含以下步驟：感測多個生理信號；分析該等生理信號並產生至少一參數；顯示一虛擬環境；以及，根據該至少一參數而調整該虛擬環境的情境。

本發明之再一實施例係為一種頭戴式裝置，信號連接於一轉換器與一情境模擬器，包含：多個感測點，其係感測多個生理信號；以及，一傳送模組，其係傳送該等生理信號至該轉換器，其中該轉換器係分析該等生理信號並產生至少一參數，且該情境模擬器根據該至少一參數而調整一虛擬環境的情境。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

1‧‧‧模擬系統

11、21‧‧‧頭戴式裝置

13、23‧‧‧轉換器

15、25‧‧‧情境模擬器

17、27‧‧‧觸發器

12‧‧‧座椅

13a‧‧‧第一IIR帶通濾波器

13b‧‧‧第二IIR帶通濾波器

13c‧‧‧第三IIR帶通濾波器

131、231‧‧‧信號處理模組

133、233‧‧‧信號分析模組

113、213‧‧‧傳送模組

135、235‧‧‧接收模組

111a-111n、211a-211n‧‧‧感測點

第1圖，其係本發明實施例之模擬系統的示意圖。

第2圖，其係本發明之模擬方法的流程圖。

第3圖，其係使用者將頭戴式裝置戴在頭上之示意圖。

第4圖，其係本發明之頭戴式裝置的俯視圖。

第5圖，其係本發明之頭戴式裝置的感測點形成之相對電位與對應參數之示意圖。

第6圖，其係本發明感測生理信號後，產生參數之示意圖。

第7圖，其係根據感覺運動節律能量狀態開啟觸發器的流程圖。

第8A圖，其係感覺運動節律能量處於一般狀態的示意圖。

第8B圖，其係感覺運動節律能量搭配觸發器使用的示意圖。

第9圖，其係因應觸發器產生觸發信號與否，感覺運動節律能量相對於時間改變的示意圖。

第10圖，其係因應觸發器產生觸發信號與否，感覺運動節律能 量相對於頻率改變的示意圖。

第11圖，其係利用眼動波感測點感測眼動波生理信號之示意圖。

第12A圖，其係使用者朝右看時，眼動波生理信號之示意圖。

第12B圖，其係使用者朝左看時，眼動波生理信號之示意圖。

第13圖，其係根據眼動波生理信號，判斷使用者視線方向的流程圖。

第14圖，其係本發明模擬系統之內部構造的一種方塊圖。

第15圖，其係本發明模擬系統之內部構造的另一種方塊圖。

針對人類的腦神經開發，本發明提供一種模擬系統、模擬方法與頭戴式裝置。本發明利用各種生理信號提供互動情境遊戲的構想，其用途相當廣泛。除了應用於防止老年人腦部退化的用途外，還能用於幼兒感覺統合及平衡訓練等。再者，本發明還能因應生理信號的感測結果，提供擴增情境式產品的挑選、匹配功能，或者根據未來腦波而提供選擇服務、決定消費定價、提供心靈開發等用途。

請參見第1圖，其係本發明實施例之模擬系統的示意圖。此實施例的模擬系統1包含：頭戴式裝置11、轉換器13、情境模擬器15與觸發器17。

頭戴式裝置11具有多個感測點(未繪式)，用於感測生理信號。轉換器13用於分析生理信號並產生參數。情境模擬器15用於顯示虛擬環境。使用者觀看虛擬環境時，彷彿置身於虛擬環境中，並且，可以根據使用者的意念，在虛擬環境中移動位置。例如，情境模擬器15可搭配應用軟體，讓使用者感覺自己正在駕車。其中，假設車子的速度與方向等參數，對應於使用者本身的生理參數。即，讓使用者根據本身的意念與注意力而改變車子(或物件載體)的移動速度與方向。

使用者使用情境模擬器15的同時，頭戴式裝置11透過感測點持續感測使用者的生理信號。這些生理信號透過轉換 器13的轉換，形成較為能夠理解的參數。參數可包含：即時性動能參數、即時性平衡參數、即時性方向參數、興趣程度參數等。其中，即時性動能參數可對應於移動速度的控制、即時性方向參數可對應於方向的控制、興趣程度參數可對應於使用者對於各類事務的喜好程度。

這些參數提供給情境模擬器15後，情境模擬器15即可根據參數而調整虛擬環境的情境。例如：當即時性動能參數的數值越大時，情境模擬器15透過應用軟體控制顯示畫面，讓使用者產生正在加速的感覺。或者，當即時性方向參數對應於左轉時，情境模擬器15透過應用軟體控制顯示畫面，讓使用者產生目前在前行的同時並左轉的感覺。

當使用者使用模擬系統時，使用者坐在座椅12上。其中，座椅的下方設置觸發器17。觸發器17產生的觸發信號，可透過座椅12而刺激使用者。連帶的，使用者的精神狀態與意念將因而被刺激與觸發。據此，參數將因應該觸發信號的產生而產生變化。

請參見第2圖，其係本發明之模擬方法的流程圖。本發明的模擬方法包含以下步驟：感測多個生理信號(步驟S1)；分析生理信號並將生理信號轉換為即時性動能參數、即時性平衡參數、即時性方向參數、興趣程度參數等(步驟S3)；顯示虛擬環境，並根據參數而調整虛擬環境的情境(步驟S5)。在一般的情況下，步驟S1、S3、S5為模擬系統循環進行的流程。此外，本發明的模擬方法還可進一步產生觸發信號並進行迴授(步驟S7)。透過觸發信號的產生，本發明的模擬方法進一步形成一循環流程。

請參見第3圖，其係使用者將頭戴式裝置戴在頭上之示意圖。如前所述，頭戴式裝置上有多個感測點(Fz、G、Fp1、Fp2、E1、E2、A1、A2)。當然，實際應用時，感測點的個數與位置並不以此為限。

當使用者戴上頭戴式裝置11時，感測點將貼附於使 用者的頭部。根據感測位置的不同，感測點可分為：腦電波感測點(Fz、Fp1、Fp2)、眼動波感測點(E1、E2)、接地感測點(G)等類型。其中，腦電波感測點(Fz、Fp1、Fp2)用於感測腦電波(electroencephalogram，簡稱為EEG)生理信號。眼動波感測點(E1、E2)用於感測眼動波(electrooculography，簡稱為EOG)生理信號。

在第3圖中，腦電波感測點包含：中心腦電波感測點Fz、左側腦電波感測點Fp1、右側腦電波感測點Fp2。中心腦電波感測點Fz貼附於使用者的頭部之中心線前半部的位置，並用於感測中心腦電波生理信號。左側腦電波感測點Fp1貼附於使用者的額頭左上方，用於感測左側腦電波生理信號。右側腦電波感測點Fp2貼附於使用者的額頭右上方，用於感測右側腦電波生理信號。

承上所述，頭戴式裝置11感測得出的腦電波生理信號包含：中心腦電波生理信號、左側腦電波生理信號，以及，右側腦電波生理信號。本發明可根據中心腦電波生理信號計算得出感覺運動節律(sensorimotor rhythm，簡稱為SMR)能量。

在一實施例中，感覺運動節律能量可定義/代表顯示虛擬環境時的即時性動能參數。並且，本發明將情境模擬器轉換虛擬環境的速度，設定為與感覺運動節律能量的高低呈現正相關。另一方面，利用左側腦電波生理信號與右側腦電波生理信號得出α、β、θ、δ波能量。其中，α、β、θ、δ波能量對應於顯示虛擬環境時的即時性平衡參數。

在另一實施例中，利用左側腦電波生理信號與右側腦電波生理信號得出γ波能量。並且，將感測得出的感覺運動節律能量與γ波能量轉換為興趣程度參數。當興趣程度參數被感測得出後，虛擬環境可進一步參考興趣程度參數而判斷使用者的喜好。並且，虛擬環境將根據興趣程度參數而調整顯示的畫面。例如：先將感測得出的感覺運動節律能量與γ波能量轉換 為興趣程度參數後，對興趣程度參數進行辨識與判讀。當興趣程度參數代表使用者喜歡山林時，讓使用者看到山林的顯示畫面；以及，當興趣程度參數代表使用者喜歡海底世界時，讓使用者看到海底世界的顯示畫面等。

在第3圖中，眼動波感測點包含：左側眼動波感測點E1、右側眼動波感測點E2。左側眼動波感測點E1貼附於使用者的左眼左方約一公分處，用於感測左側眼動波生理信號。右側眼動波感測點E2貼附於使用者的右眼右方約一公分處，用於感測右側眼動波生理信號。其中，利用左側眼動波生理信號與右側眼動波生理信號取得差值後，將差值定義為差動眼動波生理信號。並且，將差動眼動波生理信號對應於顯示虛擬環境時的即時性方向參數。其中，即時性方向參數用於決定情境模擬器轉換虛擬環境的方向。

請參見第4圖，其係本發明之頭戴式裝置的俯視圖。頭戴式裝置的每一個感測點可利用電極傳導生理信號。電極的材料不需要被限定，舉凡傳導性材料皆可搭配使用。根據感測生理信號所需之電極的個數，電極感測的做法可區分為：雙極式(bipolar)電極或單極式(unipolar)電極。使用雙極式電極時，將接地感測點G的電極係貼附於使用者的頭部之中心線前半部的位置，並與其餘感測點形成電位差。使用單極式電極時，只需連接個別的感測點，即可擷取相對應的生理信號。以下，進一步搭配第5圖說明使用雙極式電極的連接方式。

請參見第5圖，其係本發明之頭戴式裝置的感測點形成之相對電位與對應參數之示意圖。此表格進一步整理對各感測點量測得出的相對電位，如何被用來作為虛擬環境的判斷依據。

利用左側眼動波感測點E1與接地感測點G的電位差(E1-G)，作為第一頻道CH1。並且，將第一頻道CH1量測得出的生理信號定義為左側眼動波生理信號。同理，利用右側眼動波 感測點E2與接地感測點G的電位差(E2-G)，作為第二頻道CH2。並且，將第二頻道CH2量測得出的生理信號定義為右側眼動波生理信號。此處，利用右側眼動波生理信號與左側眼動波生理信號取得兩者的差值，將其定義為差動眼動波生理信號。

利用中心腦電波感測點Fz與接地感測點G的電位差(Fz-G)，作為第三頻道CH3。並且，利用第三頻道CH3量測中心腦電波生理信號。中心腦電波生理信號可用於計算得出SMR能量。並且，以SMR能量對應於虛擬環境的即時性動能參數，相當於虛擬環境的速度。

利用左側腦電波感測點Fp1與接地感測點G的電位差(Fp1-G)，作為第四頻道CH4。並且，利用第四頻道CH4量測左側腦電波生理信號。左側腦電波生理信號可用於判斷左腦的平衡狀態。因此，將左側腦電波生理信號對應於虛擬環境的即時性平衡參數，相當於虛擬環境的平衡感測功能。

利用右側腦電波感測點Fp2與接地感測點G的電位差(Fp2-G)，作為第五頻道CH5。並且，利用第五頻道CH5量測右側腦電波生理信號。右側腦電波生理信號可用於判斷右腦的平衡狀態。因此，將右側腦電波生理信號對應於虛擬環境的即時性平衡參數，相當於虛擬環境的平衡感測功能。

此外，中心腦電波生理信號、左側腦電波生理信號、右側腦電波生理信號還可對應於興趣程度參數。除了前述的腦電波感測點、眼動波感測點外，頭戴式裝置11還可包含更多感測點。例如：此處列出之感測點A1、A2，可透過參考電極量測其他類型的肌電信號。當然，各類型的肌電信號與對應之生理特徵，亦可被用來作為調整虛擬環境的參考。

請參見第6圖，其係本發明感測生理信號後，產生參數之示意圖。此圖式進一步說明第2圖的步驟S1、S3。

在前述流程中，步驟S1可進一步包含偵測各個生理信號的子步驟，例如：利用中心腦電波感測點與接地感測點(CH3) 感測中心腦電波生理信號；利用左側腦電波感測點與接地感測點(CH4)感測左側腦電波生理信號；利用右側腦電波感測點與接地感測點(CH5)感測右側腦電波生理信號；利用左側眼動波感測點與接地感測點(CH2)感測左側眼動波生理信號；以及，利用右側眼動波感測點與接地感測點(CH1)感測右側眼動波生理信號等。

此外，步驟S3可進一步包含以下步驟：在接收生理信號後，對生理信號進行放大(步驟S31)；對放大後的生理信號去除、過濾雜訊(步驟S22)與濾波處理(步驟S35)。

針對不同類型的生理信號，步驟S35可搭配使用不同類型的濾波器。例如：對右側眼動波生理信號與左側眼動波生理信號，使用頻率為1-5Hz的第一IIR帶通濾波器13a；對中心腦電波生理信號，使用頻率為12-15Hz的第二IIR帶通濾波器13b；以及，對右側腦電波生理信號與左側腦電波生理信號，使用第三IIR帶通濾波器13c濾得α、β、θ、δ、γ波。

之後，將濾波後的生理信號由類比格式轉換成數位格式(步驟S37)；以及，分析數位格式之生理信號，進而產生參數(步驟S39)。

請參見第7圖，其係根據SMR能量狀態開啟觸發器的流程圖。首先判斷SMR能量是否低於能量下限門檻(步驟S71)。若步驟S71的判斷結果為否定，代表觸發器17並不需要啟動，因此流程結束。若步驟S71的判斷結果為肯定，則開啟觸發器17，由觸發器17產生觸發信號(舒曼共振波)(步驟S73)。其後，再量測生理信號時，即可發現SMR能量提升(步驟S75)。再者，判斷SMR能量是否高於能量上限門檻(步驟S77)。若步驟S77的判斷結果為肯定，便關閉觸發器17(步驟S79)。反之，若步驟S77的判斷結果為否定，則持續開啟觸發器17(步驟S73)。關於觸發器17開啟對於SMR能量的影響，可進一步參看第8A、8B、9、10圖的說明。

請參見第8A圖，其係SMR能量處於一般狀態的示 意圖。此圖式代表使用者在一般情況下使用時的SMR能量參數的改變。當SMR能量參數在此區間時，使用者感覺自己在虛擬環境的移動速度大致穩定，並不會過快或過慢。

請參見第8B圖，其係SMR能量搭配觸發器使用的示意圖。當使用者的注意力較不集中或較弱時，根據生理信號轉換得出的SMR能量參數之數值也較低。第8B圖假設在第一時點t1以前，根據生理信號轉換得出的SMR能量參數始終低於能量下限門檻。此時，使用者感覺自己在虛擬環境的移動速度非常緩慢，甚至可能產生停滯現象。

此處假設觸發器17在第一時點t1產生觸發信號。根據本發明的實施例，觸發器17為舒曼共振波產生器，且觸發信號為頻率介於12-15Hz之間。例如：觸發信號為舒曼共振波(14Hz)。舒曼共振波的產生，對使用者產生回饋共振的效果。進一步的，對使用者感測得出的生理信號也因應此回饋共振而產生變化。據此，轉換得出的SMR能量將於第一時點t1開始提升。此時，使用者感覺自己在虛擬環境的移動速度大幅提升，形成類似踩油門加速的現象。

當SMR能量高於能量上限門檻時，觸發器17可於第二時點t2停止產生觸發信號。觸發器17在第二時點t2剛停止產生觸發信號時，使用者的SMR能量仍可維持一段高於能量上限門檻的期間。

之後，SMR能量在第三時點t3開始降低。此處假設在第三時點t3之後的SMR能量均維持在能量上限門檻與能量下限門檻間。是故，觸發器17便不需要再度啟動。由此可見，觸發器17的使用，可以達到提升腦電波的即時SMR能量的效果。

請參見第9圖，其係因應觸發器產生觸發信號與否，SMR能量相對於時間改變的示意圖。在此圖式中，縱軸代表SMR能量的振幅，橫軸代表時間。其中，以虛線代表的線段L1，對應於觸發器17未開啟時，SMR能量相對於時間改變的情形。 以實線代表的線段L1'，對應於觸發器17開啟並產生舒曼共振波時，SMR能量相對於時間改變的情形。根據此圖式可以看出，觸發器17開啟並產生舒曼共振波時，SMR能量較高。

請參見第10圖，其係因應觸發器產生觸發信號與否，SMR能量相對於頻率改變的示意圖。在此圖式中，縱軸代表SMR能量，橫軸代表時間。其中，以虛線代表的線段L1，對應於觸發器未開啟時，SMR能量相對於頻率改變的情形。以實線代表的線段L1'，對應於觸發器17開啟並產生舒曼共振波時，SMR能量相對於頻率改變的情形。根據此圖式可以看出，觸發器17開啟並產生舒曼共振波時，對應於SMR頻段(12~15Hz)的能量較高。

請參見第11圖，其係利用眼動波感測點感測眼動波生理信號之示意圖。人類在左右轉時，通常眼球會先往欲前往的方向轉動。連帶的，當眼球轉動時，角膜和視網膜就會產生較大的電位變化。因此，轉換器可以根據眼動波的波形可以判斷出眼球轉動的方向。在此圖式中，接地感測點連接於使用者的眉心位置。左側眼動波感測點E1設置於左眼左方約一公分處，大約為使用者的左眼與左側太陽穴間的位置、右側眼動波感測點E2設置於右眼右方約一公分處，大約為使用者的右眼與右側太陽穴間的位置。

請參見第12A圖，其係使用者朝右看時，差動眼動波生理信號之示意圖。當眼球向右移動時，差動眼動波生理信號將呈現負電位偏移。由此圖式可以看出，差動眼動波生理信號會先被急速拉低後，再往上拉高，之後再回復。

請參見第12B圖，其係使用者朝左看時，差動眼動波生理信號之示意圖。當眼球向左移動時，差動眼動波生理信號將呈現正電位偏移。由此圖式可以看出，差動眼動波生理信號會先被急速拉高後，再往下拉低，之後再回復。

請參見第13圖，其係根據差動眼動波生理信號，判 斷使用者視線方向的流程圖。首先接收左側眼動波生理信號與右側眼動波生理信號(步驟S301)，並進行IIR帶通濾波(步驟S303)。之後，計算得出差動眼動波生理信號，並且，判斷差動眼動波生理信號的斜率是否產生改變且振幅超過80μV(步驟S305)。

若步驟S305的判斷結果為否定，判斷使用者的眼球並未移動(步驟S309)。若步驟S305的判斷結果為肯定，代表使用者的眼球產生移動。此時，將進一步判斷使用者的眼球移動方向為何。

接著，判斷差動眼動波生理信號的斜率是否由正變負(步驟S307)。若步驟S307的判斷結果為肯定，代表眼球向右移動(步驟S311，參看第12A圖)。若步驟S307的判斷結果為否定，代表眼球向左移動(步驟S313，參看第12B圖)。

以下說明兩種模擬系統可能之方塊圖。其中，裝置間的虛線代表信號連接，即，實際上可採用各種類型的有線(如：USB資料線、網路線等)或無線傳輸(如：藍芽、無線網路、近場通訊等)方式。

請參見第14圖，其係本發明模擬系統之內部構造的方塊圖。頭戴式裝置11包含多個感測點111a-111n與傳送模組113。感測點111a-111n與傳送模組113彼此地連接。傳送模組113可透過各種有線或無線方式，將感測點111a-111n感測得到的生理信號傳送至轉換器13的接收模組135。

轉換器13包含：接收模組135、信號處理模組131、信號分析模組133。信號處理模組131電連接於接收模組135，其係於接收生理信號後，對生理信號進行放大、去除雜訊與濾波處理，進而使生理信號由類比格式轉換成數位格式。信號分析模組133分析數位格式之生理信號後，產生參數。轉換器13可以透過資料傳輸線而電連接於情境模擬器15；或者，轉換器13可以透過有線網路或無線網路將參數傳送至情境模擬器15，作為調整虛擬環境之畫面內容使用。此外，觸發器17用於因應情境模 擬器15與參數，產生觸發信號。

根據本發明的構想，觸發器17並非直接控制頭戴式裝置11。首先，利用觸發器17刺激使用者，進而導致感測點111a-111n量測得到的生理信號將產生變化。此時，情境模擬器15將改變虛擬環境的畫面內容。據此，經由頭戴式裝置11感測得出之使用者的生理信號，將因為看到被改變的畫面內容而連帶產生改變。

實際應用時，轉換器13的外觀與型態並不需要被限定。轉換器13可一部分被內嵌於頭戴式裝置11、一部份則整合於情境模擬器15。第15圖為另一種實現模擬系統的方塊圖。當然，模擬系統的實際應用與實現態樣，也可再採用其他類型的架構。

請參見第15圖，其係本發明模擬系統之內部構造的另一種方塊圖。第14圖與第15圖之模擬系統的內部構造大致相似。兩者的差異為，轉換器23的內部分別被整合於頭戴式裝置21與情境模擬器25。

頭戴式裝置21透過感測點211a-211n量測得出的生理信號，經由信號處理模組231的放大、濾除雜訊、IIR濾波處理、類比數位轉換後，透過傳送模組213傳送至接收模組235。接收模組235再進一步將數位格式的生理信號，傳送至彼此電連接的信號分析模組233。信號分析模組233分析數位格式之生理信號後，產生參數，作為情境模擬器25顯示虛擬環境的參考依據。此外，觸發器27用於因應情境模擬器25與參數，產生觸發信號。觸發器27並非直接控制頭戴式裝置11，而是藉由對使用者產生影像後，讓感測點211a-211n量測得到的生理信號產生變化。

本發明的一實施例，採用Google Earth公開在網路上的Monster Milktruck。使用者可以控制汽車在Google Earth上移動。其中，利用SMR能量的大小來控制汽車前進或停止；以 眼球的移動控制汽車左、右轉。讓使用者可以以直覺的方式遨遊在Google Earth中。本發明的實施例進一步，測試在Google Earth的虛擬環境中，三名受測者由巴黎市中心抵達巴黎鐵塔所需花費的時間。此外，對每一個受測者，重複進行三次測試。

對第一名受測者而言，進行三次測試所花費的時間分別為：213秒、167秒、128秒。對第二名受測者而言，進行三次測試所花費的時間分別為：122秒、55秒、34秒。對第三名受測者而言，進行三次測試所花費的時間分別為：184秒、114秒、93秒。

由實驗結果可以看出，每位受測者在第一次測試時，都需要花較多的時間抵達目的地。但在熟悉操控介面以及學習如何調控自己的平衡覺與感覺運動節律後，受測者均可以在較短的時間內完成測試。據此，本發明的模擬系統可讓受測者透過練習，掌握各項控制的要領，進行左右方向的微調與平衡，並且維持在一定的速度，縮短到達的時間。此種練習的過程可以促進使用者的腦部平衡能力，達到刺激腦部運作的效果。

根據本發明的一實施例，結合腦波的反應與情境模擬器，提供可產生仿如遨遊天地效果的模擬系統。情境模擬器可搭配谷歌地球(Google Earth)資料庫使用，讓使用者可以透過意念的控制，任意選擇要到地球上的位置後，觀看地圖、地形圖、3D建築物等。或者，情境模擬器可搭配谷歌天際(Google Sky)的資料庫，讓使用者選擇到天際中探索星系、探索豐富的地理內容。情境模擬器所顯示的虛擬環境可透過顯示面板、虛擬實境眼鏡、投影設備顯示。且，虛擬環境可使用平面顯示模式、立體顯示模式顯示。

除了資料庫的選用可以相當彈性外，本發明的情境模擬器還可以改變虛擬環境的複雜度。即，對應於使用者的反應程度，調整所呈現之虛擬環境。

例如：針對初階程度的使用者，假設情境模擬器顯 示的虛擬環境為內華達沙漠。在此虛擬環境中，僅存在極少數的虛擬障礙物，此時模擬系統以訓練基礎平衡感知為主。

其次，針對中階程度的使用者，假設情境模擬器顯示的虛擬環境為埃及、雪梨等地區，這些地區雖然存在建物但仍相對開闊。此時模擬系統以訓練高度反應及平衡感知為主。

再者，針對高階程度的使用者級訓練者，情境模擬器可顯示台北、東京等繁華的都市地區。在這些虛擬環境中，使用者必須避開眾多的車輛、行人等虛擬障礙物。此類型的虛擬環境適合用於訓練高度反應、平衡以及感覺統合。

根據本發明的另一實施例，模擬系統可結合商品化網站而使用。例如，先透過頭戴式裝置感測受測者的生理信號，根據生理信號得出的興趣程度參數後，據以判斷受測者對於各類事務或物品的喜好程度。其後，再根據感測得出的興趣程度參數，搭配情境模擬器顯示對應於受測者之個人化影像畫面。例如：針對喜歡戶外活動的受測者，顯示進行戶外活動所需之裝備的相關資訊等。此實施例可進一步結合提供商品或服務的各類網站使用，進而提供更符合使用者所需的商品或服務類型。

透過本發明的頭戴裝置、模擬方法、模擬系統，使用者可以透過虛擬環境而刺激腦神經的發展。對老人而言，藉由此套模擬系統，並不需要耗費太大體力，即可維持對腦神經的刺激，達到避免廢用症候群發生的效果。利用模擬系統作為復健的低風險練習，具有高度安全性，並能降低實地訓練的風險。因此，本發明的頭戴裝置、模擬方法、模擬系統也可被應用於肢體障礙或自閉症、憂鬱症等遊戲輔具上。

當然，本發明的模擬系統也可以讓一般人使用，作為訓練注意力、練習控制意念等用途。例如，本發明的頭戴式裝置、模擬方法、模擬系統亦可透過虛擬環境，讓幼兒進行感覺統合及平衡訓練。或者，在感測得出受測者的感興趣程度後，因應使用者的感興趣模式而提供擴增情境式產品挑選的功能，以及作 為心靈開發等用途。

在本領域中的習知技藝者均可瞭解：在上述的說明中，作為舉例之各種邏輯方塊、模組、電路及方法步驟皆可利用電子硬體、電腦軟體，或二者之組合來實現，且該些實現方式間的連線方式，無論上述說明所採用的是信號連結、連接、耦接、電連接或其他類型之替代作法等用語，其目的僅為了說明在實現邏輯方塊、模組、電路及方法步驟時，可以透過不同的手段，達到信號、資料、控制資訊的交換與傳遞之目的。因此說明書所採的用語並不會形成本案在實現連線關係時的限制，更不會因其連線方式的不同而脫離本案之範疇。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧模擬系統

11‧‧‧頭戴式裝置

13‧‧‧轉換器

15‧‧‧情境模擬器

17‧‧‧觸發器

12‧‧‧座椅

Claims (22)

1. 一種模擬系統，包含：一頭戴式裝置，具有多個感測點，其係感測多個生理信號；一轉換器，電連接於該等感測點，其係分析該等生理信號並產生至少一參數，其中該至少一參數係為一即時性動能參數、一即時性平衡參數、一即時性方向參數及一興趣程度參數；以及，一情境模擬器，電連接於該轉換器，其係顯示一虛擬環境，並根據該至少一參數而調整該虛擬環境的情境。
2. 如申請專利範圍第1項所述之模擬系統，其中該等感測點係包含：一中心腦電波感測點，其係貼附於該使用者的頭部之中心線前半部的位置，並用於感測一中心腦電波生理信號；一左側腦電波感測點，其係貼附於該使用者的左額葉上方，並用於感測一左側腦電波生理信號；一右側腦電波感測點，其係貼附於該使用者的右額葉上方，並用於感測一右側腦電波生理信號；一左側眼動波感測點，其係貼附於該使用者的左眼左方，並用於感測一左側眼動波生理信號；以及一右側眼動波感測點，其係貼附於該使用者的右眼右方，並用於感測一右側眼動波生理信號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之模擬系統，其中該等感測點更包含：一接地感測點，其係貼附於該使用者的頭部之中心線前半部的位置，並與其餘感測點形成電位差。
4. 如申請專利範圍第2項所述之模擬系統，其中該中心腦電波生理信號係對應於一即時性動能參數。
5. 如申請專利範圍第1項所述之模擬系統，其中更包含：一觸發器，電連接於該轉換器，其係產生一觸發信號，其中該至少一參數係因應該觸發信號的產生而產生變化。
6. 如申請專利範圍第5項所述之模擬系統，其中該觸發器係為一舒曼共振波產生器，且該觸發信號係為頻率介於12-15Hz之一舒曼共振波。
7. 如申請專利範圍第5項所述之模擬系統，其中該觸發信號係為頻率介於12-15Hz之一舒曼共振波。
8. 如申請專利範圍第1項所述之模擬系統，其中該虛擬環境係為一谷歌地球(Google Earth)、一谷歌天際(Google Sky)。
9. 如申請專利範圍第1項所述之模擬系統，其中當一使用者戴上該頭戴式裝置時，該等感測點係貼附於該使用者的頭部。
10. 如申請專利範圍第1項所述之模擬系統，其中該轉換器係包含：一信號處理模組，電連接於該等感測點，其係於接收該等生理信號後，對該等生理信號進行放大、去除雜訊與濾波處理，進而使該等生理信號由一類比格式轉換成一數位格式；以及一信號分析模組，其係分析該數位格式之該等生理信號，並進而產生該至少一參數。
11. 一種模擬方法，應用於包含一頭戴式裝置之一模擬系統，該模擬方法係包含以下步驟：透過該頭戴式裝置感測多個生理信號；分析該等生理信號並產生至少一參數，其中該至少一參數係為一即時性動能參數、一即時性平衡參數、一即時性方向參數及一興趣程度參數；顯示一虛擬環境；以及根據該至少一參數而調整該虛擬環境的情境。
12. 如申請專利範圍第11項所述之模擬方法，其中感測該等生理信號之步驟係包含以下步驟：在頭部之中心線前半部的位置感測一中心腦電波生理信號。
13. 如申請專利範圍第11項所述之模擬方法，其中感測該等生理信號之步驟係包含以下步驟：在左前額葉的位置感測一左側腦電波生理信號；以及 在右前額葉的位置感測一右側腦電波生理信號。
14. 如申請專利範圍第11項所述之模擬方法，其中感測該等生理信號之步驟係包含以下步驟：在左眼左方感測一左側眼動波生理信號；以及在右眼右方感測一右側眼動波生理信號。
15. 如申請專利範圍第11項所述之模擬方法，其中更包含以下步驟：產生一觸發信號，其中觸發信號係使一即時性動能參數產生變化。
16. 如申請專利範圍第15項所述之模擬方法，其中產生該觸發信號之步驟係包含以下步驟：當該即時性動能參數低於一能量下限門檻時，產生該觸發信號；以及當該即時性動能參數高於該能量上限門檻時，停止產生該觸發信號。
17. 如申請專利範圍第11項所述之模擬方法，其中分析該等生理信號並產生該至少一參數之步驟係包含以下步驟：接收該等生理信號；對該等生理信號進行放大、去除雜訊與濾波處理，進而使該等生理信號由一類比格式轉換成一數位格式；以及分析該數位格式之該等生理信號，進而產生該至少一參數。
18. 一種頭戴式裝置，係連接於一轉換器與一情境模擬器，包含：多個感測點，其係感測多個生理信號；以及，一傳送模組，其係傳送該等生理信號至該轉換器，其中該轉換器係分析該等生理信號並產生至少一參數，且該情境模擬器根據該至少一參數而調整一虛擬環境的情境，其中該至少一參數係為一即時性動能參數、一即時性平衡參數、一即時性方向參數及一興趣程度參數。
19. 如申請專利範圍第18項所述之頭戴式裝置，其中該等感測點係包含：一中心腦電波感測點，其係貼附於該使用者的頭部之中心線前半部的位置，並用於感測一中心腦電波生理信號。
20. 如申請專利範圍第18項所述之頭戴式裝置，其中該等感測點係包含：一左側腦電波感測點，其係貼附於該使用者的左額葉上方的位置，並用於感測一左側腦電波生理信號；以及一右側腦電波感測點，其係貼附於該使用者的右額葉上方的位置，並用於感測一右側腦電波生理信號。
21. 如申請專利範圍第18項所述之頭戴式裝置，其中該等感測點係包含：一左側眼動波感測點，其係貼附於該使用者的左眼左方，並用於感測一左側眼動波生理信號；以及一右側眼動波感測點，其係貼附於該使用者的右眼右方，並用於感測一右側眼動波生理信號。
22. 如申請專利範圍第18項所述之頭戴式裝置，其中該頭戴式裝置更包含：一接地感測點，其係貼附於該使用者的頭部之中心線前半部的位置，並與其餘感測點形成電位差。