[发明专利]一种基于深度视觉的上肢康复训练系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于深度视觉的上肢康复训练系统及方法，所述训练系统包括立体显示设备、体感监测装置和与两者连接的数据处理及控制装置；数据处理及控制装置控制立体显示设备显示并更新训练画面，所述训练画面中患者待操作的目标物与背景在视觉深度上分离；体感监测装置用于测量患者上肢需训练部位的空间坐标及姿态，并将其传输至数据处理及控制装置；数据处理及控制装置对上肢需训练部位的空间坐标与目标物在患者视觉上的空间坐标进行匹配处理并对姿态的有效性进行判断，根据匹配结果和姿态的有效性控制立体显示设备的训练画面更新。本发明不但能让患者获得视觉上的愉悦从而更投入于运动能力的康复训练中，而且还能使患者进行空间定位的训练。

技术领域

本发明涉及上肢康复训练系统技术领域，更具体地，涉及一种基于深度视觉的上肢康复训练系统及方法，用于辅助患者进行肩部、手肘、手腕及手指等部位的康复训练。

背景技术

中风是老年人常见的脑科疾病，近年来甚至中年人也出现了多发的趋势。中风患者常会出现逻辑认知、肢体动作困难等方面的功能障碍，严重影响生活质量。目前，已有许多的医务工作者和科研人员开展相关的研究和医疗实践。实践得到的反馈意见表明，现有的康复训练存在两个问题：①趣味性不强，在医疗康复中，需要患者在一段不短的时间内（例如半小时左右）重复几个简单的肢体动作，会让患者觉得乏味，从而不能专注于康复动作的训练，只能得到事倍功半的效果；②训练动作的空间指示性和互动性有待加强，常规的康复训练使用平面显示屏展示需要操作的目标，患者根据画面的提示，可以准确执行平行于身体的上肢运动（如侧向抬手、张臂等），但是对于垂直身体的动作（例如伸手、往前抬臂等）则只能做出动作，不能准确的实施定位操作，从而局限了上肢康复训练的维度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于深度视觉的上肢康复训练系统，不但能让患者获得视觉上的愉悦从而更投入于运动能力的康复训练中，而且还能使患者进行空间定位的训练，恢复大脑的应激反应，促进患者在行动能力和逻辑认知上的康复。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种基于深度视觉的上肢康复训练系统，包括立体显示设备、体感监测装置和与两者连接的数据处理及控制装置；数据处理及控制装置控制立体显示设备显示并更新训练画面，所述训练画面中患者待操作的目标物与背景在视觉深度上分离；体感监测装置用于测量患者上肢需训练部位的空间坐标及姿态，并将其传输至数据处理及控制装置；数据处理及控制装置对上肢需训练部位的空间坐标与目标物在患者视觉上的空间坐标进行匹配处理并对姿态的有效性进行判断，根据匹配结果和姿态的有效性控制立体显示设备的训练画面更新。

上述方案中，若上肢需训练部位的空间坐标与目标物在患者视觉上的空间坐标匹配，即两者空间坐标相等或者差值小于一定范围时，数据处理及控制装置则判断患者姿态的有效性，待有效性达到一定阈值时则判断该动作训练结束，以完成一个动作的多次训练，随后更新立体显示设备的训练画面；对于每一个训练画面，患者均进行多次训练以完成完整的康复训练。本发明一种基于深度视觉的上肢康复训练系统，不但能让患者获得视觉上的愉悦从而更投入于运动能力的康复训练中，而且还能使患者进行空间定位的训练，恢复大脑的应激反应，促进患者在行动能力和逻辑认知上的康复。

优选地，所述训练系统还包括高度适配装置，用于调整体感监测装置与患者上肢之间的高度差。由于体感监测装置有工作距离的限制，当患者上肢距离体感监测装置过远或者过近时，体感监测装置均无法准确定位上肢位置和姿态，甚至无法检测到上肢；与此矛盾的是，患者的上肢乏力，常常不能抬得较高，甚至仅能略微抬高，因此，必须使用高度适配装置，根据每位患者的实际情况，针对性地调整体感监测装置与患者上肢之间的高度差，保证患者上肢需训练部位能被完整的检测到；对于某些工作距离远大于患者上肢运动幅度的体感监测装置，则可以省去高度适配装置。

进一步优选地，所述高度适配装置包括机械调整结构及距离测量结构；机械调整结构用于承托体感监测装置并调整体感监测装置高度，距离测量结构用于测量患者上肢需训练部位与体感监测装置之间的高度差。