[发明专利]混合现实全息头显四肢和脊柱运动康复系统及方法

说明书

本发明公开了一种混合现实全息头显四肢和脊柱运动康复系统及方法，系统包括：四肢及脊柱关节运动数据采集模块，采用体感设备；游戏场景图像引擎模块，采用Unity引擎；人机交互模块，采用混合现实全息头显设备；数据处理及反馈模块，采用PC计算机；采集模块采集追踪患者的四肢及脊柱骨骼关节位置及状态的运动数据，并传输至数据处理及反馈模块，经运动学算法处理所述采集运动数据，反馈至图像引擎，由图像引擎在所述人机交互模块采用的混合现实全息头显设备混合现实场景中产生游戏动态效果。本发明主要利用混合现实技术为是患者在康复评估和训练过程中并未与周围的真实世界相分离，提高患者的积极性，使被动训练变成主动训练。

技术领域

本发明涉及康复医学中的虚拟现实技术，特备是涉及到一种混合现实全息头显四肢和脊柱运动康复系统及方法。

背景技术

虚拟现实技术目前已经成为多种康复新技术的基础整合平台。虚拟现实技术是将人体置于一个虚拟出来的环境当中，随着技术的演进，虚拟现实技术被发展具有很强的兼容性，可以轻易的整合众多的检测技术和治疗技术，并且改变了以前的治疗模式，使得患者在训练的同时可以边练边评估。借助这个平台，以前专业性极高、操作极复杂的康复评估及康复治疗被傻瓜化了。预计未来虚拟现实设备将成为康复新技术的生力军，虚拟现实成为运动障碍康复手段。为了让康复训练更加便捷，人们将虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术引入康复训练领域。虚拟现实技术是由计算机构造一个与真实场景类似的虚拟环境，用户通过穿戴多种传感器设备，能让自身完全沉浸在虚拟的环境中，并能够实现与虚拟环境进行交互。基于虚拟现实的下肢康复还能带给用户实时的视觉、听觉等反馈，增加训练的兴趣，提高了用户参与康复训练的积极性和主动性。虽然虚拟现实技术能够模拟真实世界，但是构造的虚拟环境与真实场景完全分离。

混合现实技术是将真实世界和虚拟世界混合在一起，来产生新的可视化环境，环境中同时包含了物理实体与虚拟信息，并允许用户与在真实世界中一样的方式与数字信息或对象进行交互，从而将环境将变得更加丰富且更接近现实，与其他虚拟现实技术相比，虚拟现实是纯虚拟数字画面，增强是虚拟数字画面加上裸眼现实，混合现实是通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。

发明内容

根据上述提出现有技术针对四肢及脊柱康复训练在虚拟环境中脱离了现实环境的问题，而提供一种应用混合现实技术的四肢及脊柱运动康复评估及训练系统及方法。

本发明采用以下技术方案：

一种混合现实全息头显四肢和脊柱运动康复系统，包括：

四肢及脊柱关节运动数据采集模块，采用体感设备；

游戏场景图像引擎模块，采用Unity引擎；

人机交互模块，采用混合现实全息头显设备；

数据处理及反馈模块，采用PC计算机；

所述四肢及脊柱关节运动数据采集模块采集追踪患者的四肢及脊柱骨骼关节位置及状态的运动数据，并传输至数据处理及反馈模块，经运动学算法处理所述采集运动数据，反馈至图像引擎，由图像引擎在所述人机交互模块采用的混合现实全息头显设备混合现实场景中产生游戏动态效果。

所述体感设备追踪患者的骨骼关节动作状态，并且不用穿戴额外的其他部件。

所述混合现实全息头显设备为无线设备，不需要连接与外部连接线缆，所创造的混合现实环境使身处其中的患者并未与周围的真实世界相分离，患者可以以更加自然的方式与真实世界及虚拟物体进行人机交互完成康复评估和训练。