摘要：本研究针对自闭症儿童的角色认知困难，利用Unity和Vuforia平台开发了一套个性化的增强现实（AR）干预系统。该系统根据自闭症儿童的认知特点和需求设计，旨在通过匹配其认知特征和兴趣点来提高干预效果，促进儿童的全面发展。

关键词：自闭症儿童；增强现实（AR）；Unity；Vuforia；角色认知干预；

第一章 引言

1.1 研究背景

自闭症是一种影响儿童社交互动和认知能力的复杂神经发育障碍，尤其是在角色认知方面存在明显困难。传统干预方法因形式单一和互动不足而效果有限。随着AR技术的发展，其独特的互动性和沉浸感为自闭症儿童的角色认知训练提供了新途径。AR技术能将虚拟信息与现实世界融合，提供丰富的感官刺激，增强学习体验。

1.2 研究目的与内容

本文研究通过Unity和Vuforia平台，开发一套针对自闭症儿童个性化需求的AR角色认知干预系统，旨在提升他们在角色认知方面的能力，提供更生动、互动的学习体验。研究内容包括：分析困难，设计个性化AR角色，开发AR系统，实验验证。

1.3 研究方法与技术路线

本文研究通过综合运用多种方法和技术，构建了一个基于Unity和Vuforia的个性化AR角色认知干预系统，旨在提升自闭症儿童的角色认知能力。具体技术路线如下：文献综述，案例分析，系统设计，角色开发，系统实现，实验验证。

1.4 论文创新点

本研究基于Unity和Vuforia平台，设计了考虑自闭症儿童认知特点和个性化需求的AR角色及交互式学习模式。角色形象生动且能智能调整，结合游戏化元素和丰富交互场景，提升了系统的互动性和趣味性。通过严格的实验验证，结果显示使用该AR系统的自闭症儿童在角色认知和社交互动方面均有所提升。

第二章 相关理论

2.1 自闭症儿童角色认知概述

自闭症儿童面临角色认知挑战，如角色身份混淆、行为不解及情感淡漠，影响社交互动和认知发展。个性化教育干预通过定制化方案，提升角色认知和社会适应能力。AR技术通过提供直观生动的学习体验，创建模拟社交场景，使儿童能在虚拟环境中练习角色扮演和互动，加深角色认知理解。成功应用需深入了解儿童认知特点，结合传统教育方法，并通过实证研究验证效果。

2.2 AR技术原理及应用

AR技术通过将虚拟信息与现实世界叠加，创造出融合真实与虚拟的新视觉体验，通常借助AR眼镜或智能手机实现。它在教育领域尤其是知识呈现和互动学习上应用广泛。对于自闭症儿童，AR技术因其独特的交互性和沉浸感，能够提供个性化的学习体验，激发学习兴趣，帮助他们更好地理解角色身份和行为，从而提升社交互动能力。

2.3 Unity与Vuforia平台简介

Unity引擎：跨平台兼容性，实时渲染技术和高度可定制的用户界面。

Vuforia工具包：图像识别，丰富功能

通过结合Unity和Vuforia的优势功能，我们能够为自闭症儿童创造一个更加生动、有趣且富有成效的学习环境，帮助他们在互动游戏中提升角色认知和社交互动能力。

2.4 个性化AR角色设计理论

个性化AR角色设计理论强调以自闭症儿童的认知特点和个性化需求为出发点，通过精心设计角色形象、交互方式和行为模式，提供生动、有趣且富有教育意义的学习体验。这种设计理念不仅有助于提升自闭症儿童的角色认知能力，还能促进他们的社交互动和整体发展。

第三章 研究方法

3.1 实验设计方法

本文研究采用随机对照试验（RCT）方法，通过随机分组和对照设置，有效控制实验误差，提高研究结果的内部效度。

参与者分组：将选取的自闭症儿童随机分为实验组和对照组，确保两组在人口统计学特征上无显著差异。

干预方法

实验组：接受基于Unity和Vuforia平台的个性化AR角色认知干预。

对照组：接受传统的角色认知干预方法。

评估方法

前测：评估儿童在干预前的角色认知水平，为数据分析提供基准。

后测：在干预结束后再次评估，检验干预效果。

3.2 个性化AR角色开发流程

开发流程：角色形象设计，交互设计，行为设计。

3.2.1 角色形象设计

设计考虑点：角色原型，形象简洁，色彩运用。

3.2.2 交互设计

在为自闭症儿童设计个性化AR角色时，交互设计需简洁直观、保持一致性，并确保可预测性。推荐使用手势和语音识别等自然交互手段，以降低操作难度。同时，提供即时而明确的反馈，帮助孩子更好地理解操作后果，促进其互动体验的优化。

3.2.3 行为设计

行为设计对自闭症儿童来说，重在模拟真实场景，增强理解和代入感。应设计丰富的动作和表情，创建逼真场景与故事线，同时保持设计的灵活性和可定制性，以适应不同儿童的需求。整个AR角色开发流程包括角色形象、交互及行为设计，目标是创造既贴合自闭症儿童认知特点又满足其个性化需求的应用。

3.3 实验环境与设备配置

本研究利用Unity和Vuforia平台，搭配高性能计算机和AR眼镜，构建了一个高效稳定的实验环境。Unity的强大功能和Vuforia的图像识别与跟踪能力，共同支持了AR应用的开发。所选AR眼镜具备高清显示、舒适佩戴和精准跟踪特性，能为自闭症儿童提供优质的AR体验。实验环境控制严格，选择光线适宜、无噪音的室内空间，并对参与者进行充分培训，确保数据的准确性和可靠性。此配置为自闭症儿童的角色认知干预研究提供了坚实的技术基础，推动了AR技术在特殊教育领域的应用探索。

3.4 数据收集与分析方法

在基于Unity和Vuforia的AR技术应用于自闭症儿童角色认知干预的研究中，数据收集与分析至关重要。本研究通过标准化观察法记录儿童与AR角色的互动情况，确保数据客观性；并通过问卷调查收集家长和教师的反馈，获取多角度评价。数据分析采用描述性统计和差异性检验（如t检验），对比实验组与对照组在干预前后的变化，评估AR技术的效果。严格的数据收集与分析流程旨在全面评估AR技术的应用效果，为优化干预策略提供科学依据，推动该领域的发展。

第四章 研究结果

本研究通过个性化AR角色设计，显著提升了自闭症儿童的角色认知和社交能力。角色设计采用鲜艳色彩、简洁线条和生动表情，每个角色具有独特性格和行为模式。交互设计融入触控和语音识别，增强了学习兴趣和情感连接。实验显示，自闭症儿童对AR角色兴趣浓厚，干预后在理解角色身份、预测行为和感知情感方面的能力明显提高，社交互动也有所改善。研究表明，个性化AR角色认知干预对自闭症儿童有显著正面影响。

第五章 结论

本研究基于Unity和Vuforia平台，开发了面向自闭症儿童的个性化AR角色认知干预系统。通过理论与实践结合，设计出形象生动、易于理解且富有多样互动的AR角色，显著提升了自闭症儿童的角色认知能力和社交互动水平，获得家长和教师的认可。尽管存在样本量小等局限，未来将扩大研究范围，优化设计与策略，增强系统的广泛适用性，展现了个性化AR技术在自闭症儿童教育康复领域的潜力。

参考文献：

[1] 王冬 基于Vuforia的移动增强现实应用开发 重庆航天职业技术学院学报 2015

[2] 邹安 AR技术在定格动画课程中的应用与研究 文艺生活·文艺理论 2020

[3] 郭晓敏 基于Unity/Vuforia的AR导览系统研究 计算机仿真 2019

[4] 徐星 基于AR技术的地理课程开发与实施——以”等高线地形图”为例 中学地理教学参考

[5] 吴天成 基于Unity3D和Vuforia的灾害模拟游戏 黑龙江科技信息 2021

项目来源：本文为河南省教育厅2024年大学生创新创业训练计划项目“MOONSTAR-基于数字疗法的AR辅助自闭症儿童社会角色认知训练研究”（编号：S202412746046）、郑州科技学院2024年大学生创新创业训练计划项目“MOONSTAR-基于数字疗法的AR辅助自闭症儿童社会角色认知训练研究””（编号：DC202446）阶段性成果。