[发明专利]一种用于主动康复训练的运动量可视化方法及系统

权利要求书

1.一种用于主动康复训练的增强现实运动可视方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，训练师设计引导轨迹f，并在引导轨迹f上设置一个沿f运动的滑动点P，记录滑动点P沿引导轨迹f进行模拟运动时的沿途速度，作为训练的目标速度

步骤2，以引导轨迹f两侧距离d的等距线作为容错范围的边界，在引导轨迹f的两侧绘制容错范围，其中，d为训练差错容许量；

步骤3，对步骤1中的f、以及容错范围进行AR渲染；

步骤4，摄像头实时采集穿戴有标记M的患者的训练图像，通过对每一帧训练图像中标记M的定位，得到标记M中心的位置以及实际轨迹g；

步骤5，通过差分法计算标记M沿g的运动速度，作为实际速度

步骤6，对步骤4中的g和进行AR渲染，其中，f和g的起始点相同；

步骤7，对训练图像中的标记M进行角点检测，并在预存的标记M的角点-姿态数据库中匹配得到标记M的实时姿态，构成标记M的位姿矩阵{R_Mar (t)|p_Marker(t)}，R_Marke(t)和p_Marker(t)分别是t时刻标记M的姿态和标记M中心的位置；

步骤8，根据和构造虚拟罗盘T：以标记M中心为虚拟罗盘T的圆心，以速度误差角θ为圆心角，分别以实际速度大小运动纠正速度大小为半径作同心扇形T_reality和T_reality；其中运动纠正速度为标记M的中心到f上最近一点的距离矢量，μ为比例因子；

步骤9，根据{R_Marker(t)|p_Marker(t)}，控制虚拟罗盘T的位姿：虚拟罗盘T的姿态R_T(t)＝R_Marke(t)，虚拟罗盘T的位置p_T(t)＝p_Marke(t)；

步骤10，对虚拟罗盘T进行AR渲染；

步骤11，患者训练结束后，根据f和g的相近程度以及g的光滑程度来对训练进行评估。

2.如权利要求1所述的一种用于主动康复训练的增强现实运动可视方法，其特征在于，步骤8中：虚拟罗盘T的速度误差量

3.如权利要求1所述的一种用于主动康复训练的增强现实运动可视方法，其特征在于，步骤10中：实际速度的箭头与扇形T_reality用一种颜色渲染，而纠正速度的箭头与扇形T_calibrate用另外一种颜色渲染，以示区分。

4.如权利要求1所述的一种用于主动康复训练的增强现实运动可视方法，其特征在于，虚拟罗盘T为透明状态。

5.如权利要求1所述的一种用于主动康复训练的增强现实运动可视方法，其特征在于，步骤11中使用互相关函数评估f和g的相近程度，使用Dirichlet能量评估g的光滑程度。

6.一种用于主动康复训练的增强现实运动可视系统，其特征在于，包括训练设计模块、跟踪模块、计算模块、渲染模块、评估模块、摄像头以及显示器；

训练设计模块，用于训练师设计引导轨迹f、目标速度以及容错范围；

跟踪模块，用于对摄像头实时采集的训练图像进行处理得到标记M的姿态、中心位置以及实际轨迹g，并通过差分法计算实际速度

计算模块，用于根据和构造虚拟罗盘T；

渲染模块，用于对f、容错范围、g和进行AR渲染；

评估模块，用于根据f和g的相近程度以及g的光滑程度来对训练进行评估；

显示器，用于显示AR渲染结果。