基于3ds Max和Unity 3D的3D虛擬心理咨詢服務平臺研究與設計

1、 畢業(yè)論文基于3ds Max和Unity 3D的3D虛擬心理咨詢服務平臺研究與設計院 別專業(yè)名稱班級學號學生姓名指導教師 年 月 日 基于3ds Max和Unity 3D的3D虛擬心理咨詢服務平臺研究與設計摘 要隨著人們生活節(jié)奏的不斷加速，處于高生活壓力環(huán)境下的人們面臨著越來越多的心理壓力。為處于高壓環(huán)境下的人群設計和開發(fā)一個3D虛擬心理咨詢服務平臺來為他們提供及時的幫助和支持是非常必要的。本文在基于對現(xiàn)有的3D虛擬心理咨詢服務平臺和設計理論的完整回顧的基礎上,設計并開發(fā)出一個多語言的基于3ds Max和Unity 3D的虛擬心理咨詢服務平臺，并對將虛擬世界應用到心理咨詢領域的理論和實際意義進

2、行了探討。本文是一個正在進行的項目的第一個階段。在實踐階段，該平臺可以幫助高壓職業(yè)人群以及想要對心理知識有更深刻了解的人們及時了解自身心理狀況、發(fā)現(xiàn)心理問題。與傳統(tǒng)的2D心理咨詢服務系統(tǒng)相比，期待所制作的平臺會以一種更加新穎和互動的方式增強用戶的沉浸感。本研究通過將虛擬世界應用到心理咨詢領域，旨在系統(tǒng)地探究利用3D虛擬心理咨詢服務平臺來緩解高壓職業(yè)人群壓力的可行性和優(yōu)化設計策略。在后續(xù)的研究中，將會計劃增強系統(tǒng)的功能性，并力圖達到運行效率、虛擬環(huán)境的真實度的雙重平衡。我們計劃針對本系統(tǒng)的潛在用戶各類職業(yè)人群進行多個實驗，以對3D虛擬心理咨詢服務平臺對用戶的潛在影響有一個更加全面的了解。關鍵詞：

3、虛擬心理咨詢，3D虛擬世界，職業(yè)壓力，Unity 3DDesign and Study of a 3D Virtual Psychological Counseling System Based on 3ds Max and Unity 3D AbstractWith dynamic changes in the modern society, people in high-stress occupations face with growing psychological pressure. It is highly imperative to design and develop a 3D

4、 virtual psychological self-service platform for people in high-stress occupations to increase their access to timely psychological support and advice. Based on the review of existing design theory and 3D virtual psychological self-service system, this study present the design and implementationmeth

5、ods of our VPS system as well as its theoretical and practical significance. This study is the first stage of an on-going project. Currently in the piloting stage, the platform we constructed is expected to meet demands of people in high-stress occupations and people who wish to know more about effe

6、ctive ways to reduce pressure. Compared with ordinary 2D psychological self-service systems, our VPS platform is expected to enhance the users social presence and sense of control in a more novel and interactive way.This thesis, through delivering psychological Counseling services in self-constructe

7、d virtual worlds, aims at systematically examining the viability and optimal design strategies for VPS to support busy health consumers in relieving their occupational distress. In the follow-up studies, we plan to enhance the functionality of the system and tries to achieve double balance of the ef

8、ficiency and reality of the virtual environment. We will conduct large scale experiments for the potential users of this system to gain a more comprehensive understanding of the potential impacts of this 3D virtual psychological self-service platform. Key Words: Virtual Psychological Counseling, 3D

9、Virtual World, Occupational Stress, Virtual Reality 第 III 頁目 錄1 緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 文獻綜述及領域發(fā)展趨勢21.2.1 文獻檢索情況綜述21.2.2 基于計算機的心理咨詢服務研究現(xiàn)狀31.3 本文研究內容71.4 論文組織結構及各章節(jié)內容72 虛擬現(xiàn)實技術及基于計算機的心理咨詢手段概述92.1 虛擬現(xiàn)實技術概述92.1.1 虛擬現(xiàn)實技術和虛擬世界的概念及特點92.1.2 虛擬世界的關鍵技術102.2 基于計算機的心理咨詢概述102.2.1 基于計算機的心理咨詢手段102.2.2 心理咨詢的結構及特點113 3

10、D虛擬心理咨詢服務平臺需求分析133.1 現(xiàn)存的心理咨詢服務系統(tǒng)133.2 系統(tǒng)需求規(guī)格說明173.2.1 系統(tǒng)目標173.2.2 用戶特點173.2.3 系統(tǒng)的基本功能要求173.3 系統(tǒng)用例圖184 3D虛擬心理咨詢服務平臺技術解決方案194.1 系統(tǒng)設計及開發(fā)方法194.2 系統(tǒng)編程工具及開發(fā)和運行環(huán)境介紹204.2.1 Microsoft Visual Studio 2013214.2.2 3ds Max 2014214.2.3 Unity 3D22 第 4 頁5 3D虛擬心理咨詢服務平臺總體設計245.1 系統(tǒng)架構設計245.2 系統(tǒng)功能概述255.3 三維虛擬場景總體布局275.4

11、 場景展示設計285.4.1 場景“迷失谷”的實現(xiàn)效果295.4.2 場景“心理辭典”的實現(xiàn)效果305.4.3 場景“心靈斷橋”的實現(xiàn)效果325.4.4 場景“心理保健院”的實現(xiàn)效果325.4.5 場景“探秘境”和“幸福仰望”的實現(xiàn)效果346 虛擬心理咨詢服務平臺及其功能實現(xiàn)356.1 虛擬環(huán)境創(chuàng)建356.1.1 天空地形模型制作356.1.2 地物模型制作366.2 第三人稱虛擬漫游功能的實現(xiàn)386.2.1 碰撞檢測技術386.2.2 虛擬漫游人物模型及其動畫制作396.2.3 第三人稱虛擬漫游功能的實現(xiàn)406.3 心理咨詢功能的實現(xiàn)416.3.1 本地服務器的創(chuàng)建426.3.2 客戶端連接

12、426.3.3 客戶端與服務器的連接效果436.4 多媒體播放功能的實現(xiàn)44結論46致謝48參考文獻49附錄55附錄A55附錄B611 緒論1.1 課題研究背景及意義隨著人們生活節(jié)奏的不斷加快，在高壓力工作環(huán)境下的人們面臨著越來越多的心理壓力。世界衛(wèi)生組織(WHO)在2001年年度報告中指出，超過25%的世界人口在一生的某個階段，曾出現(xiàn)過心理或行為上的問題，而其中有4.5億人患有精神或神經失調等系統(tǒng)疾病，在全球性疾病成因排行榜中名列第四1。據估計，2010年世界上有1.5億抑郁癥患者1，在2012年人數(shù)已經增至3.5億人2。預計未來的情形會更加嚴重，到2030年，抑郁癥將上到世界性疾病成因排行

13、榜第二位3。報告指出，在高壓力工作環(huán)境下工作的人們存在著更多的心理健康問題，例如焦慮性障礙、抑郁性障礙、恐怖性障礙等。雖然大多數(shù)心理問題如抑郁癥等，可以有效地進行診斷和治療。但是全球只有不足一半的患者（在一些國家中僅有不到10%的患者）接受到了有效治療。一方面，很多人們由于社會壓力等因素的影響，對于接受面對面的心理治療感到羞澀。另一方面，也有很大患者因為醫(yī)療資源的有限而無法得到及時的治療，甚至有些人對他們的心理健康狀況不予理睬。而與現(xiàn)有人們的誤解相反的是，抑郁癥等心理問題并非是無可避免的，也不是社會上所認為的一種性格缺陷4。處于高壓力環(huán)境下的職業(yè)人群，如緊急救援人員或醫(yī)務人員等，他們可能因為其

14、工作環(huán)境的因素遭受情感或其他心理問題。隨著人們壓力的增大與醫(yī)療資源的有限性，心理咨詢逐漸成為維護和保持心理健康的根本方法和途徑。人們可以通過各式各樣的心理咨詢途徑（如可以使用獨立一體機或基于web的心理咨詢應用）、不同的方法（如咨詢、大腦訓練、心理測試、咨詢仿真任務等），無論在何時何地都可以方便地進行心理咨詢的過程5-7。這激發(fā)了我們通過為高壓環(huán)境下的職業(yè)人群提供心理咨詢的方式，幫助人們進行自我探索，來幫助他們解決自身遇到的心理問題，獲得內心的成長和發(fā)展。而在心理咨詢的實現(xiàn)方法中，3D虛擬心理咨詢服務平臺是一種簡便地方法來為提供及時的幫助和支持8。隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，虛擬世界也可以以一種更

15、新穎的和直觀的方式提供更好的用戶體驗8, 9。人們在虛擬世界中以化身的形式，像在真實世界一樣參與到虛擬環(huán)境中做事和進行交互10。與其他形式的系統(tǒng)相比，在虛擬世界中，使用者可以突破時間、空間以及其他客觀限制，在虛擬環(huán)境中身臨其境地感受客觀物理世界，拉近人與計算機的關系并且形成豐富的交互環(huán)境11。Boulos等人發(fā)現(xiàn)，將虛擬世界技術應用到醫(yī)療衛(wèi)生相關領域為用戶創(chuàng)造更有吸引力的環(huán)境是十分必要的，并且斷定這是未來的發(fā)展趨勢9, 12?？偨Y來說，將虛擬世界應用到心理咨詢領域，主要有以下優(yōu)勢：1、便捷性。突破了時間與空間的限制，心理疾病患者可以在何時何地都可以方便地參與到心理咨詢的過程中。2、快速性。與現(xiàn)

16、實世界中的心理咨詢相比，用戶可以在虛擬世界中通過化身的移動、跳躍等，可以輕松快速地參與多種心理咨詢活動。3、抗干擾性。3D虛擬環(huán)境既可避免人們在面對心理咨詢師時所產生的尷尬局面，也可以通過為人們創(chuàng)建一個逼真的輕松的環(huán)境，來減少治療過程中外部環(huán)境的干擾。4、交互性。用戶可以方便地與心理咨詢師和心理機構等進行交互，與其他媒介相比，虛擬世界提供了更多的交互性體驗。5、游戲性。虛擬世界的游戲性本質，有利于激發(fā)用戶的學習動機和吸引用戶以上研究證明了通過虛擬世界來創(chuàng)建一個更有吸引力的和個人的環(huán)境的重要性，并且激發(fā)我們對將虛擬世界的形式應用于心理咨詢服務領域的研究興趣，從而研究并設計一個針對高壓職業(yè)人士的虛

17、擬心理咨詢服務平臺。本系統(tǒng)是虛擬世界、知識學習系統(tǒng)與心理咨詢服務三者的融合，如圖1.1所示。在3D虛擬心理咨詢服務平臺中，以期用戶可以在虛擬世界所提供的具有感知性、沉浸性、交互性的交互環(huán)境中，更好地進行心理咨詢以及心理健康等相關知識的學習。1.2 文獻綜述及領域發(fā)展趨勢虛擬世界中的學習及虛擬心理咨詢已經成為國際學術界研究的熱點問題，在進行文獻檢索時，以國內外學術數(shù)據庫作為主要檢索源。通過對相關文獻進行綜述，總結目前關于3D虛擬心理咨詢服務平臺的總體研究情況，為其他章節(jié)研究工作的開展奠定基礎。1.2.1 文獻檢索情況綜述本文以心理咨詢/虛擬世界及其形容詞變形、名詞變形、相近詞語作為題名或關鍵詞，

18、以CNKI數(shù)據庫、Elsevier數(shù)據庫、EBSCO 檢索平臺、ISI Web of Knowledge檢索平臺、IEEE/IET Electronic Library數(shù)據庫、Springer科技期刊和圖書數(shù)據庫作為檢索源，進行了中英文文獻檢索。截止到2014年03月22日，從以上數(shù)據庫中的檢索結果如表1.1所示。其中，有效篇數(shù)為在檢索結果中所篩選出來的與我們學科及研究領域相關的文獻篇數(shù)。為了進一步了解“心理咨詢”、“虛擬世界”及二者相結合的研究情況，通過本論文對關鍵文獻的詳細敘述和分析，為本文后面部分的研究提供支持，本節(jié)采用美國科學情報研究所(ISI)提供的Web of Knowledge數(shù)

19、據庫中的“引文報告”為具體的分析工具，分別以“心理咨詢”和“虛擬世界學習”以及二者結合為檢索詞，從近20年每年出版的文獻數(shù)及引文數(shù)兩個方面對本問題的學術趨勢進行分析，具體情況如圖1.1和圖1.2所示。圖1.1 “心理咨詢”每年出版的文獻數(shù)（左）及引文數(shù)（右）統(tǒng)計表圖1.2 “虛擬世界”每年出版的文獻數(shù)（左）及引文數(shù)（右）統(tǒng)計圖由以上分析可知，心理咨詢及虛擬世界的相關研究大體呈現(xiàn)一個上升趨勢，有著交高的學術關注度，但在查詢時也可以發(fā)現(xiàn)，關于虛擬世界在心理咨詢的應用的研究極為稀少，而本文則構建一個3D的虛擬心理咨詢服務平臺，旨在將虛擬世界的形式應用到心理咨詢領域。1.2.2 基于計算機的心理咨詢服

20、務研究現(xiàn)狀近年來，國際社會和學校研究機構等針對于心理咨詢的研究已經取得了突破進展，但仍有許多理論和實踐中的挑戰(zhàn)需要解決。隨著科學技術的發(fā)展，智能終端設備和web2.0技術越來越受到人們歡迎，通過技術進行創(chuàng)新已成為可能。在研究社會中有一點已經達成共識,即人們可以通過積極的自我防御機制避免和減少消極情緒狀態(tài),延遲,減少甚至消除心理沖突和促進健康人格13, 14。近些年來，一些心理學家公開支持基于實 第 5 頁表1.1 相關文獻檢索情況檢索源檢索詞相關篇數(shù)有效篇數(shù)檢索條件時間CNKI心理咨詢服務949452273主題1989-2014虛擬世界47191349主題1989-2014Elsevier S

21、ciencePsychological Counseling Service20550547Abstract/Title/Keywords1990-2014Virtual World1734416Abstract/Title/Keywords1990-2014EBSCOPsychological Counseling Service4728Abstract/Title/Keywords1990-2014Virtual World190182904Abstract/Title/Keywords1990-2014ISI Web of KnowledgePsychological Counselin

22、g Service54754主題1990-2014Virtual World139888087主題1990-2014IEEE/IET Electronic LibraryPsychological Counseling Service808231Abstract/Keywords 1990-2014Virtual World71482373Abstract/ Keywords1990-2014Springer LinkPsychological Counseling Service5127Document Title/Abstract1929-2014Virtual World11902309

23、6Document Title/Abstract1929-2014合計Psychological Counseling Service116948篇次3160篇次Virtual World58509篇次18195篇次 第 15 頁證研究的心理健康維護哲學，通過有意識的引入科學研究來提升健康維護服務模式的合理性設計，使心理咨詢服務更加科學有效15-17。這一預測與當今世界上各個國家的研究趨勢是一致的，虛擬心理咨詢服務平臺已經成為幫助人們減緩心理壓力和改善自身心理狀況的一個十分有效的方式。此外，許多國家的學者和心理研究機構也研究和開發(fā)了心理咨詢服務平臺，以吸引人們自主學習心理健康相關知識，通過有效

24、的CBT技術療法來幫助人們及時發(fā)現(xiàn)和解決自身心理問題13。1、國外研究現(xiàn)狀心理咨詢的文化最早起源于西方國家，最早可以追溯到喬治卡莫（George Comber）于1828年所編寫的憲法當中。他第一次強調了通過教育及適當?shù)淖晕铱刂七_到的自我提升的可能性，并且認為這是自然所賦予的潛能，在很大程度上開創(chuàng)了自救運動18。1859年，塞繆爾西蒙（Samuel Simles）在其出版的以自我發(fā)展意識為主題的書籍自助中，正式提出“自助”這個概念，其“自助者天助”的思想得到了人們的認可19。1937年，拿破侖希爾（Napoleon Hill）提出了如何通過自我努力產生積極的想法來得到幸福、財富以及無限的智慧2

25、0。20世紀末，內維爾約曼斯（Neville Yeomans）與澳大利亞的精神病學家，臨床社會學家，心理學家和律師，建立了澳洲的第一個心理治療社區(qū)弗雷澤大廈，開創(chuàng)性地開展了自救和澳大利亞互助活動的展開21。據統(tǒng)計，心理健康維護行業(yè)，包括心理健康書籍，研討會，音像制品，和個人輔導等，在21世紀初形成了24.8億美元的市場22。在2013年，心理咨詢市場達到了110億美元，針對于心理咨詢的研究達到了新的高峰23。隨著計算機科學技術的發(fā)展，基于計算機和互聯(lián)網的心理咨詢得到了人們的青睞。21世紀初，澳大利亞國立大學心理健康研究所開發(fā)了一個名為“MoodGYM”的在線心理健康維護網站，通過Flash動畫

26、、交互性的游戲、在線測試以及放松身心的音頻下載等服務，為抑郁癥患者提供認知行為治療方法24。澳大利亞昆士蘭大學提出了在線焦慮預防項目，專注于通過教育和培訓來幫助人們使自身焦慮和壓力水平持續(xù)正常25。2003年，普勞福特（Proudfoot）等人基于認知行為療法（CBT）構建了“Beating the Blues”，通過提供課程及Flash動畫展示憂郁及焦慮的癥狀，來幫助人們理解人類想法對他們的感受和行為的影響6。2014年，賴特杰西（Wright Jesse）等人開發(fā)了名為“Good Days Ahead”的在線心理咨詢程序，將視頻、圖形以及心理刺激等融合到在線心理咨詢程序中,幫助用戶做出積極

27、改變他們如何思考和感知26。此外，隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，將心理咨詢服務應用到虛擬現(xiàn)實領域所帶來的高感知性、沉浸性以及交互性，也逐漸引起了人們的關注。例如，2011年，一些研究者開始使用三維計算機模擬，并且結合生理監(jiān)測和反饋，對治療恐慌和焦慮障礙進行輔助治療27, 28。著名虛擬世界“第二人生”中，出現(xiàn)了一些虛擬心理咨詢服務以及會話交互功能，為用戶提供初步的醫(yī)療衛(wèi)生方面的診斷和建議，并且提供較為新和豐富的心理資源來滿足人們心理咨詢方面的需求9, 29。2012年，Kavakli帶領的虛擬現(xiàn)實和人工智能團隊（VISOR）采用人工智能技術開發(fā)出一個名為“ESCAP”的具有一定人機交互功能的虛擬

28、考試壓力建議者,可以模擬專業(yè)心理學學家的面部動畫，并為大學生在考試期間的壓力管理提供建議30。并于同年設計和開發(fā)出交互式虛擬社會學家“Mr. W”，來幫助澳大利亞土著人解決過度消費酒精和藥物的問題，引領他們提升生活質量、享受國家的經濟繁榮31。2、國內研究現(xiàn)狀在國內，許多研究者以及心理機構已經通過提供虛擬心理咨詢服務來幫助人們解決心理上出現(xiàn)的問題。例如，2004年，香港大學和香港賽馬會慈善信托基金自殺研究和預防中心共同建立了名為“憂郁小王子”的精神健康資訊類網站，幫助人們正確認識和了解抑郁癥的相關知識、診斷方法以及治療方法7。2006年，韓丁丁等人建立了一個分布式虛擬醫(yī)院信息平臺，使得醫(yī)生和病

29、人可以在網絡上進行包括心理問題在內的咨詢及交互活動32。同年，北京易心互聯(lián)科技有限公司于上線的易心網,已成為全球排名前三的中文心理網站，其核心產品“思克憂”抑郁網絡自助系統(tǒng)通過科學鍛煉大腦，恢復大腦功能，對祛除抑郁有著一定的成效33。2010年，在中國里氏8.0級汶川地震兩年后，諾基亞及其合作伙伴建立了一個提供心理方面服務的金色陽光公共服務平臺和生態(tài)服務系統(tǒng)，通過基于移動方案的心理測評和自助服務來幫助地震受災人民重建其繼續(xù)生活下去的信心34。中國人民大學心理學教授俞國良團隊與濰坊陽光應用心理學研究所、徽韻心理研究所分別于2010年和2013年研制出了心理健康自助儀器和健康服務系統(tǒng)，用戶可以通過

30、該系統(tǒng)實現(xiàn)心理測試和模擬咨詢等功能，在一定程度上能夠幫助使用者提升并緩解自身心理狀況5, 35。2013年，江蘇省中醫(yī)院推出了中國首家3D網絡虛擬醫(yī)院江蘇省中醫(yī)院網絡虛擬醫(yī)院，真實反映醫(yī)院全景，并且提供了人體導醫(yī)、注冊掛號以及簡單的在線咨詢功能36。1.3 本文研究內容本文進行了3D虛擬心理咨詢服務平臺的設計與開發(fā)，實現(xiàn)了心理咨詢場景的虛擬化，力爭保證環(huán)境的藝術性和真實性，能夠讓用戶在虛擬環(huán)境中感受到系統(tǒng)所帶來的多感知性、沉浸性、交互性和構想性，并且通過系統(tǒng)實現(xiàn)一定的心理咨詢功能。本文從以下幾個方面的內容進行研究和闡述：1、對心理咨詢及虛擬世界的相關研究進行文獻綜述，在此基礎上提出將虛擬世界應

31、用到心理咨詢領域的創(chuàng)新性、必要性及可行性； 2、對3D虛擬心理咨詢服務的概念、特征、發(fā)展現(xiàn)狀、意義和實際應用，以及虛擬現(xiàn)實及其關鍵技術進行研究和闡述；3、探究 3ds Max 的三維建模方法，對場景中的各種地物，包括：建筑物、室內裝飾、道路、植被等進行模型制作；4、分析三維環(huán)境構建的引擎選擇方式，對Unity 3D 引擎在三維虛擬場景的構建中的相關技術，如天空地形構建及第三人稱漫游等方式進行探討；5、遵循科學設計原則，設計并開發(fā)出基于3ds Max和Unity 3D的虛擬心理咨詢服務平臺，使用戶可以突破時間和空間的限制，及時發(fā)現(xiàn)和緩解自身存在的心理問題。1.4 論文組織結構及各章節(jié)內容以科學設

32、計理論為指導，以3D虛擬心理咨詢服務研究主題，通過圖書館及互聯(lián)網絡查閱了大量的相關文獻。在對心理咨詢及虛擬世界的相關研究進行文獻綜述的基礎上，探究將虛擬世界應用到心理咨詢領域的創(chuàng)新性、必要性及可行性。并且基于科學設計模式開發(fā)出初步的3D虛擬心理咨詢服務平臺。并且就3D虛擬心理咨詢服務平臺開發(fā)的相關問題，征求了專家和學者的意見和建議，通過分析研究，不斷對系統(tǒng)進行完善。本文共分為七個部分：第一部分，緒論部分。針對本文研究內容的研究背景、目的及其意義進行簡要介紹，對相關領域的發(fā)展趨勢及研究現(xiàn)狀進行了總結，并對本文的結構及各部分主要內容進行了說明。第二部分，心理咨詢及虛擬現(xiàn)實技術概述部分。對心理咨詢及

33、虛擬現(xiàn)實的相關概念、特征、發(fā)展現(xiàn)狀、意義和實際應用，以及虛擬現(xiàn)實及其關鍵技術進行研究和闡述；第三部分，3D虛擬心理咨詢服務平臺需求分析部分。對現(xiàn)有心理咨詢系統(tǒng)的形式、系統(tǒng)目標和功能進行分析。對將虛擬世界應用到心理咨詢領域的創(chuàng)新性、必要性及可行性進行論述。并對系統(tǒng)的需求規(guī)格進行了簡單說明。第四部分，3D虛擬心理咨詢服務平臺技術解決方案部分。對系統(tǒng)的設計及開發(fā)方法、系統(tǒng)編程工具和運行環(huán)境進行了介紹。第五部分，3D虛擬心理咨詢服務平臺總體設計部分。對系統(tǒng)的架構、功能、場景總體布局、數(shù)據庫等進行了說明，并對系統(tǒng)場景進行了展示。第六部分，虛擬心理咨詢服務平臺及其功能實現(xiàn)部分。對系統(tǒng)虛擬環(huán)境的創(chuàng)建、第三人

34、稱虛擬漫游、心理咨詢、視頻播放等功能的實現(xiàn)進行了說明。第七部分，結論和展望部分。對論文的研究成果、研究中存在的不足以及下一步工作進行總體分析及評論。2 虛擬現(xiàn)實技術及基于計算機的心理咨詢手段概述2.1 虛擬現(xiàn)實技術概述2.1.1 虛擬現(xiàn)實技術和虛擬世界的概念及特點虛擬現(xiàn)實技術，又稱靈境技術，是以多感知性、沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機人機界面。它通過仿真技術、利用多媒體技術、人工智能技術來模擬人們的聽覺、視覺、觸覺等感官功能，使得人們可以通過最自然的方式（如手勢、姿勢、自然語言）等與之交互。越來越多的專家學者們相信，虛擬現(xiàn)實技術將會被應用到人們的日常生活和活動中并產生一定的重要變化3

35、7，虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展對人們的行為、認知以及溝通方式等造成影響38。最終，當人們花費越來越多的時間在虛擬世界中時，將會引起經濟、世界觀以及文化的變化39。虛擬現(xiàn)實技術已經應用到我們日常學習和生活的各個方面，它最初應用于軍事和航空航天等領域，但近年來已經廣泛應用到工業(yè)、遺產保護、康復訓練、建筑設計、教育與培訓、文化和娛樂等方面，以一種新穎的方式豐富著人們的生活。一個傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、視覺及聽覺系統(tǒng)、身體方位姿態(tài)跟蹤設備等組成，如圖2.1所示40。圖2.1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成40我們將利用虛擬現(xiàn)實技術所構建出來的基于計算機的虛擬環(huán)境稱之為虛擬世界。到目前為止，對于虛擬世界仍然沒有一個公

36、認的定義。但其核心內容卻是相同的。虛擬世界已經成為用戶可以以化身存在其中的交互式三維虛擬環(huán)境的代名詞41, 42。本文將虛擬世界定義為以計算機模擬環(huán)境為基礎，以虛擬的人物化身為載體，有著多媒體模擬環(huán)境與獨特的功能可見性交流活動11, 43。與其他形式的系統(tǒng)相比，在虛擬世界中，使用者可以突破時間、空間以及其他客觀限制，在虛擬環(huán)境中身臨其境地感受客觀物理世界，拉近人與計算機的關系并且形成豐富的交互環(huán)境11, 44。虛擬世界也可以以一種更新穎的和直觀的方式提供更好的用戶體驗8, 9。人們在虛擬世界中以化身的形式，像在真實世界一樣參與到虛擬環(huán)境中做事和進行交互10。此外，Boulos等人發(fā)現(xiàn)，通過虛擬

37、世界應用到醫(yī)療衛(wèi)生領域，形成相關的教育應用程序的可能性并不遙遠9。這些研究證明了通過虛擬世界來創(chuàng)建一個更有吸引力的和個人的環(huán)境的重要性，并且激發(fā)我們對將虛擬世界的形式應用于心理咨詢服務領域的研究興趣。 2.1.2 虛擬世界的關鍵技術在上一節(jié)中我們提到，虛擬世界的產生是多種關鍵技術的綜合，其關鍵技術主要包含以下幾個方面。1、虛擬環(huán)境建模技術：建模技術是虛擬世界產生的關鍵核心，所謂建模，即根據虛擬環(huán)境中所需要的三維模型的三維坐標數(shù)據，對數(shù)據進行處理，最終形成相應目標的三維模型。2、游戲引擎技術：游戲引擎是已經編寫完成的可編輯電腦游戲系統(tǒng)或者一些交互式實時圖像應用程序的核心組件。游戲引擎通常會提供以

38、下功能：用來渲染二維及三維圖形的渲染引擎、物理引擎或碰撞檢測及響應、聲音、動畫、腳本、人工智能、網絡、流媒體、內存管理、線程、本地化的支持以及一個場景圖等，使得虛擬場景的開發(fā)難度降低45。隨著科學技術的發(fā)展，越來越多的研究者及開發(fā)者利用游戲引擎技術實現(xiàn)以往虛擬現(xiàn)實中的立體聲合成及立體現(xiàn)實技術、物理引擎視覺反饋技術等。使得在復雜場景中實時生成立體圖形、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中通過其物理引擎感受到操作或撞物體帶來的力反饋等，從而獲得更真實的虛擬體驗。3、虛擬現(xiàn)實交互技術：可利用較為復雜的傳感器設備（如數(shù)字頭盔和手套等）、三維交互技術、語音輸入技術等，實現(xiàn)人機自然交互。4、系統(tǒng)集成技術：虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中包含大量

39、的感知信息和模型，需要采用信息同步技術、模型標定技術、數(shù)據轉換技術等對以上信息進行集成。2.2 基于計算機的心理咨詢概述2.2.1 基于計算機的心理咨詢手段隨著計算機科學技術的不斷發(fā)展，人們可以通過各式各樣的心理咨詢途徑（如使用獨立一體機或基于Web的心理咨詢應用）、不同的方法（如心理咨詢、大腦訓練、心理測試、咨詢仿真任務等），無論在何時何地都可以方便地進行心理健康維護的過程5-7。廣義的基于計算機的心理咨詢是指，人們利用計算機技術，通過觀察、評估使得他們能夠積極參與和維護心理健康，獲取心理健康相關知識,提升應對心理問題的能力和促進身心發(fā)展的潛力46, 47。而狹義的基于計算機的心理咨詢是指，

40、通過計算機、互聯(lián)網等方式實現(xiàn)在求助者與心理咨詢師等專業(yè)人員之間的即時溝通，進而完成有關心理咨詢以及心理健康問題的診療48。它是通過外在的干預來改善自身心理健康狀況，是傳統(tǒng)的西方醫(yī)學的介入治療觀念在心理健康方面的具體體現(xiàn)?，F(xiàn)有的基于計算機的心理咨詢方式主要有以下幾類：1、電子郵件咨詢。對于不善于面對面交流的學生是一種較好的方式，使得咨詢者圍繞問題的焦點進行探討性的交流。在書寫過程中，受助者可以長時間的思考，較為清晰地理清自身思路，描述自身存在的問題。缺點是對于復雜的心理問題較難處理，甚至在進行心理疏導時錯過最佳處理時機。2、語音電話咨詢。是較為通用的心理咨詢方式，由心理咨詢熱線電話發(fā)展而來，在處

41、理突發(fā)性的心理健康問題的效果極為明顯。3、互聯(lián)網咨詢。受助者及心理咨詢師在網絡平臺中，通過在線即時溝通工具及心理咨詢系統(tǒng)等，進行在線的心理咨詢服務過程，是被人們充分認可且大力推廣的心理咨詢方式。在心理咨詢的過程中，心理疾病患者自我控制心理問題，進行心理健康的自我維護以及心理障礙與心理疾病治療，以維持心理活動和外部環(huán)境的同一性，推動身心的成長與發(fā)展，進而使個體在心理健康維護的過程中獲得的控制感和自我效能感得到最大限度的發(fā)揮49, 50。由上述可知，在進行心理自我維護的基礎上通過心理咨詢的方法和途徑來進一步維護和保持自身心理健康是非常重要的。2.2.2 心理咨詢的結構及特點心理咨詢服務的結構主要包

42、括以下幾個部分51：首先，人們需要有來自于心理健康體驗的心理健康動機為起點。心理健康動機以心理健康需要為基礎，是實現(xiàn)心理健康目標的誘因，是心理咨詢過程的內在動力，它制約著自我意識的廣度和深度。第二點是我們在上節(jié)中所提到的心理健康的自我維護意識，它包括了對心理健康各個維度的自我觀察、認識、調節(jié)和控制。對心理健康活動基于自我意識所進行的認識和評估，為心理健康動機提供認知方面的解釋。在心理咨詢的結構中，心理健康知識信念則為心理咨詢的過程提供認識和評價的準則。最終，在以上認知的基礎上，人們對心理健康做出自我的維護和促進的行為。心理咨詢的結構如圖2.2所示52。圖2.2 心理咨詢結構圖52在具體實際的心

43、理咨詢過程中，應該以上所列出的心理咨詢的結構，考慮到不同個體的實際特點、心理健康的具體問題來具體實現(xiàn)。一般來講，心理咨詢過程包含以下兩個特點：起點的多端性和方法的多元性。心理咨詢過程實施的多端性是指，不同的個體有不同的個性特點以及認知方式，對于不同年齡段及不同個性的個體，可從認知角度、動機角度、情緒和行為角度等進行實施。例如針對認知能力一般的個體，可以從行動體驗中增加其對心理健康的認識，提高解決心理健康問題的能力52。心理咨詢方法的多元性是指，心理健康問題存在于不同的領域以及不同的心理健康程度在進行心理咨詢時，應針對具體的問題提出有效的解決辦法。例如對于處于高壓職業(yè)環(huán)境壓力下的職業(yè)人群，其心理

44、問題可能由工作、生活、情感等原因導致，應依據其產生原因對其進行指導。在心理咨詢的過程中，心理疾病患者自身的自我效能感以及自我維護的意識和能力起著至關重要的作用52。人們可以通過不同的途徑（如可以使用獨立一體機或基于web的應用）、不同的方法（如咨詢、大腦訓練、心理測試、咨詢仿真任務等），無論在何時何地都可以方便地進行心理咨詢的過程5-7。這激發(fā)了我們通過為高壓環(huán)境下的職業(yè)人群提供心理咨詢的方式，來幫助他們解決自身遇到的心理問題。 3 3D虛擬心理咨詢服務平臺需求分析在系統(tǒng)工程與軟件工程學中，需求分析是在可行性研究的基礎上，確定實現(xiàn)新的或改進系統(tǒng)所需要的需求及條件，抽象為完整的需求定義，考慮可能

45、存在于不同利益相關者之間的沖突，分析、記錄、驗證和管理軟件系統(tǒng)的要求，最終形成一系列文檔的過程53?？尚行匝芯康哪康氖敲鞔_和評估目標系統(tǒng)開發(fā)的必要性及問題解決的可行性，而需求分析則主要關注所開發(fā)出來的軟件產品的功能性能夠滿足用戶的需要。需求分析是一個系統(tǒng)或軟件項目成功的關鍵54。本章基于對現(xiàn)存的心理咨詢服務系統(tǒng)以及用戶需求的基礎上，對系統(tǒng)的目標、功能等進行了說明。3.1 現(xiàn)存的心理咨詢服務系統(tǒng)隨著科學技術的發(fā)展，智能終端設備和Web2.0技術越來越受到人們歡迎，通過技術進行創(chuàng)新已成為可能。虛擬心理咨詢服務平臺已經成為幫助人們減緩心理壓力和改善自身心理狀況的一個十分有效的方式。近年來，許多國家的

46、學者和心理研究機構也研究和開發(fā)了心理咨詢服務平臺，以吸引人們自主學習心理健康相關知識，幫助人們及時發(fā)現(xiàn)和解決自身心理問題13。為了對現(xiàn)有的心理咨詢服務系統(tǒng)的需求、功能、形式等有進一步的了解。本節(jié)系統(tǒng)回顧了現(xiàn)有的有關心理咨詢服務系統(tǒng)的相關研究，并且總結了一些目前正在使用的以及文獻中的具有代表性的心理咨詢服務系統(tǒng)的形式、系統(tǒng)目標和功能，如表1所示55?；诒?.1，我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然針對于心理咨詢服務系統(tǒng)的現(xiàn)有研究已經取得了很大的成果。而且現(xiàn)有系統(tǒng)采取了多種方式來吸引人們學習心理知識，幫助人們解決其心理問題，但是仍存在相當大的空間來進行進一步的創(chuàng)新和改進。根據針對大量的現(xiàn)有心理咨詢服務平臺的系統(tǒng)回

47、顧，我們將現(xiàn)存的心理咨詢服務平臺分為以下幾類55：1、音頻視頻等平面媒介。其缺點是具有單調的虛擬心理健康維護功能。2、裝置在一體機中的獨立可執(zhí)行應用程序。其缺點是無法方便和及時地使用。3、平面網站及Web應用。其缺點是，相對于三維環(huán)境，有著較為有限的用戶體驗。4、3D虛擬心理咨詢環(huán)境。處于起步階段，有著較少的人機交互和溝通。 第 19 頁表3.1 現(xiàn)有心理咨詢服務平臺的形式、功能、技術列表55系統(tǒng)形式系統(tǒng)名稱及參考文獻系統(tǒng)功能及所采用技術系統(tǒng)預覽音頻CD/ DVDs / 視頻/Flash動畫sGood Days Ahead26 通過DVD的形式展示積極和消極的行為和思考模式； 教授心理咨詢技能

48、； 將視頻、圖形以及心理刺激等融合到在線心理咨詢程序中,幫助用戶做出積極改變他們如何思考和感知；獨立應用程序/一體機心理健康自助儀及心理自助服務系統(tǒng)5, 35 可進行自我心理測試； 介紹基本的心理健康和心理學知識，及相關教程和問卷； 提供心理放松功能及情緒管理功能； 幫助個體訪問者通過計算機完成咨詢模擬等任務平面交互網站及基于網絡的應用MoodGYM24 為抑郁癥患者提供認知行為治療方法，提供日程控制、放松療法及解決問題的方法； 包含一個交互性的游戲、焦慮癥及抑郁癥測試，可在線下載放松身心的音頻。提供診療日志以及心理測試反饋； 通過Flash動畫及在線測試，教授用戶學習認知行為理論的方法；續(xù)表

49、3.1 現(xiàn)有心理咨詢服務平臺的形式、功能、技術列表55系統(tǒng)形式系統(tǒng)名稱及參考文獻系統(tǒng)功能及所采用技術系統(tǒng)預覽平面交互網站及基于網絡的應用思克憂抑郁網絡自助系統(tǒng)56 記錄情緒狀態(tài)，建立心理檔案，實現(xiàn)進度管理； 提供心理知識庫供用戶進行心理知識的查詢； 提供專業(yè)咨詢師的虛擬咨詢功能； 用戶可在系統(tǒng)中進行心理咨詢技能及思維訓練；Depressed Little Prince7 精神健康資訊類網站 介紹基本的心理學相關知識（如診斷和治療方法）； 提供心理扶持熱線的列表以及相關的心理資源； 可發(fā)送郵件給身邊的抑郁癥患者，鼓勵他們走出困境； 提供心理知識庫供用戶進行心理知識的查詢；Beating the

50、Blues6 使用認知行為療法（CBT）； 使用Flash動畫來展示憂郁及焦慮的癥狀； 提供課程幫助理解人類想法對他們的感受和行為的影響； 可打印匯總后的報告，為醫(yī)生診斷提供依據；金色陽光手機心理評測自助服務系統(tǒng)34 提供心理評估和心理測試功能 可通過文章，圖片，音樂緩解相關精神壓力和心理問題 提供心理扶持熱線的列表以及相關的心理資源； 查看心理學家提供的心理博文，學習他人心理康復過程；續(xù)表3.1 現(xiàn)有心理咨詢服務平臺的形式、功能、技術列表55系統(tǒng)形式系統(tǒng)名稱及參考文獻系統(tǒng)功能及所采用技術系統(tǒng)預覽平面交互網站及基于網絡的應用Online Anxiety Prevention Project25

51、 使用認知行為療法（CBT）； 專注于通過教育和培訓來幫助人們使自身焦慮和壓力水平持續(xù)正常； 可進行自我心理測試； 可實現(xiàn)心理問題治療的進度管理；虛擬現(xiàn)實環(huán)境Second Life9, 29 提供虛擬咨詢和會話交互功能，并且提供初步的診斷和建議； 提供較為新和豐富的心理咨詢資源；3D網絡虛擬醫(yī)院32, 36 3D展現(xiàn)醫(yī)院全景, 虛擬3D科室； 專家預約掛號與專家咨詢功能； 可在平臺內進行包括心理問題在內的咨詢及交互活動；Virtual Reality Medical System27 使用三維計算機模擬，并且結合生理監(jiān)測和反饋，對治療恐慌和焦慮障礙進行輔助治療； 整合硬件、軟件、現(xiàn)實場景和診斷

52、工具的特點，滿足治療師和病人的需要； 第 73 頁由以上分析可知，現(xiàn)有的心理咨詢服務平臺仍然存在著一定的不足，我們仍需進行很多工作。例如，我們可以通過將虛擬世界所提供的三維虛擬環(huán)境引入心理咨詢服務領域中，進一步加強心理咨詢服務系統(tǒng)，來為用戶的心理咨詢過程提供擬人化的沉浸感和用戶體驗。此外，我們也發(fā)現(xiàn)，目前尚無針對高壓力職業(yè)人群這一特殊人群的心理咨詢服務平臺。3.2 系統(tǒng)需求規(guī)格說明3.2.1 系統(tǒng)目標基于前一節(jié)的分析，本文旨在彌補現(xiàn)有系統(tǒng)研究設計中的不足，將虛擬世界應用到心理咨詢領域，并將系統(tǒng)的目標人群縮小至高壓力職業(yè)人群。本研究在對現(xiàn)有系統(tǒng)實踐以及理論研究的基礎上，基于3ds Max和Uni

53、ty 3D設計和開發(fā)一個3D虛擬心理咨詢服務平臺，以幫助具有較大心理壓力的人們及想要對心理健康知識有更深刻了解的人們了解并及時發(fā)現(xiàn)心理問題。以便在科學評測的基礎上得到合理的評估結果及干預方案，通過基于計算機的心理治療方法對其心理問題及行為進行矯正或治療。3.2.2 用戶特點本系統(tǒng)的目標人群為高壓力環(huán)境下的職業(yè)人群，如金融操盤手、教師等。他們由于工作內容、快速的生活節(jié)奏、較大的工作和生活壓力等原因，容易產生更多的心理健康問題，例如焦慮性障礙、抑郁性障礙、恐怖性障礙等。雖然許多心理問題如抑郁癥等可以進行有效的診斷和治療。但全球只有不足50%的患者（在一些國家中僅有不到10%）得到了有效治療。綜合分

54、析，主要有以下幾個因素：1、很多人們由于社會壓力等因素的影響，對于接受面對面的心理治療感到羞澀。2、有很大一部分患者因為醫(yī)療資源的有限而無法得到及時的治療，甚至有些人對他們的心理健康狀況不予理睬。而與現(xiàn)有人們的誤解相反的是，抑郁癥等心理問題并非是無可避免的，也不是社會上所認為的一種性格缺陷4。3.2.3 系統(tǒng)的基本功能要求由本章前面內容可知，我們可以采取以下方式來幫助處于高壓力環(huán)境下的職業(yè)人群了解并及時發(fā)現(xiàn)心理問題：1、提供心理自主咨詢的方式，幫助人們進行自我探索，來幫助他們解決自身遇到的心理問題，通過深入地了解和認識自己獲得成長和發(fā)展。2、通過虛擬世界為用戶更新穎的和直觀的方式提供更好的用戶

55、體驗8, 9。幫助使用者突破時間、空間以及其他客觀限制，在虛擬環(huán)境中身臨其境地感受客觀物理世界并且形成豐富的交互環(huán)境，有利于激發(fā)用戶的學習動機和吸引用戶11。此外，3D虛擬環(huán)境既可避免人們在面對心理咨詢師時所產生的尷尬局面，也可以通過為人們創(chuàng)建一個逼真的輕松的環(huán)境，來減少治療過程中外部環(huán)境的干擾。通過對用戶的需求分析為依據，我們?yōu)楸鞠到y(tǒng)設置了以下的一些基本功能，如心理咨詢資源（電子書籍、文字資料）查詢及下載、第三人稱虛擬漫游、多媒體播放、心理放松（音樂診療與視頻及心理健康相關的課程播放）功能、在線心理咨詢、系統(tǒng)語言的選擇等。3D虛擬心理咨詢服務平臺的具體功能在第五章中將會詳細闡述。3.3 系統(tǒng)用例圖3D虛擬心理咨詢服務平臺按照用戶角色可以劃分為：心理疾病患者及心理咨詢師。兩個角色的用例圖相同，心理疾病患者用戶擁有系統(tǒng)五大模塊的