双屏交互的增强现实康复训练系统的制作方法

本发明涉及康复技术领域，特别涉及一种双屏交互的增强现实康复训练系统。

背景技术：

随着医疗条件的改善，康复训练的需求和比例越来越大，与此相关的康复训练设备也得到了极大的发展。一般情况下，康复患者使用传统的机械康复训练设备和2d康复训练软件进行康复。

由于训练动作的反复，患者往往会感觉到枯燥和乏味，而且在康复患者康复过程中，通常没有仪器对每天训练内容和效果进行量化分析，患者无法实时认识自己当前的康复阶段。

因此需要通过互动方式提升患者的训练积极性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双屏交互的增强现实康复训练系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双屏交互的增强现实康复训练系统，包括立幕、底幕、摄像头及电脑主机；

所述底幕用于显示康复训练背景，康复训练背景为不同虚拟训练场景的标志物，且康复训练背景可进行切换，康复训练模块针对不同的康复训练背景导入相应的虚拟三维模型和场景；所述立幕和底幕之间形成有肢体活动区，所述摄像头用于采集底幕显示的康复训练背景和肢体活动区的肢体活动视频；所述立幕用于显示康复训练背景、肢体活动和虚拟三维模型相叠加后形成的虚拟训练场景。

优选的是，还包括用于实现所述底幕和立幕之间的开合及角度调节的双幕折叠机构，所述立幕设置在所述双幕折叠机构的一侧，所述底幕设置在所述双幕折叠机构的另一侧。

优选的是，所述底幕为触摸控制屏，所述底幕和双幕折叠机构之间还设置有底幕平移机构，以实现底幕的平移运动。

优选的是，所述电脑主机内嵌有康复训练模块，所述康复训练模块包括康复训练背景模块、训练场景叠加模块及训练教程模块。

优选的是，所述电脑主机还内嵌有训练结果评估模块，以对训练效果进行量化评估。

优选的是，所述摄像头上还设置有用于调节摄像头位置的摄像头调节结构。

优选的是，还包括手势控制模块，用于肢体与虚拟训练场景进行交互。

优选的是，该双屏交互的增强现实康复训练系统的康复训练步骤包括：

1)通过双幕折叠机构打开立幕和底幕，并调节角度使得立幕和患者处于平视；

2)启动电脑主机，通过摄像头调节结构调整摄像头的拍摄区域，使得肢体活动区处于摄像头视角中心；

3)通过底幕平移机构移动底幕，以调节底幕上方的肢体活动区与立幕之间的水平距离至合适范围；

4)运行康复训练模块，康复训练背景模块通过底幕显示各类康复训练背景，患者将肢体置于肢体活动区，摄像头采集底幕显示的康复训练背景和肢体活动视频并传输至康复训练模块；

5)康复训练模块针对不同的康复训练背景导入相应的虚拟三维模型和场景，训练场景叠加模块将虚拟三维模型和场景叠加到摄像头捕捉的训练背景和肢体活动视频中形成虚实融合的虚拟训练场景，训练教程模块通过立幕显示康复训练教程，患者根据康复训练教程与虚拟训练场景进行交互操作，进行康复训练；

6)训练结果评估模块采集交互数据，并结合训练难度等级和患者的完成度，对患者进行量化评估。

优选的是，所述步骤5)中，患者通过具有触摸控制功能的底幕或外置的手势控制模块或软件虚拟按键与立幕显示的虚拟训练场景进行交互。

优选的是，其中，所述步骤6)中，训练结果评估模块通过实时记录和量化康复患者训练数据、难度等级和完成度，对康复患者进行评估，明确各类虚拟训练场景针对不同患者的有效性和差异性；

康复训练模块实时获取训练结果评估模块中的数据，并根据各类虚拟训练场景对于不同患者的有效性和差异性，自适应调整训练内容和难度。

本发明的有益效果是：

1)采用虚实融合的显示方式提高了患者康复训练的兴趣，系统中集成了若干虚拟模型和场景，无需配备各类实体模型和场景，节约了成本；

2)采用软件虚拟按键、底幕触摸屏和外置手势控制等多种方式的人机交互手段与虚拟训练场景进行交互，增加了趣味性，康复过程数据信息更加丰富；

3)通过实时记录康复患者训练时完成度，自适应调整训练内容的难度，提高了患者的康复效率，防止过度康复和康复不足。

4)通过实时记录和量化康复患者训练数据和难度等级，对康复患者进行评估，明确各类训练场景针对不同患者的有效性和差异性，从而为自适应调整功能提供了临床依据。

附图说明

图1为本发明的双屏交互的增强现实康复训练系统的结构示意图；

图2为本发明的一种实施例中的双屏交互的增强现实康复训练系统的进行康复训练的流程示意图。

附图标记说明：

1-立幕；2—底幕；3—摄像头；4—双幕折叠机构；5—底幕平移机构；6—摄像头调节结构；7—肢体活动区；8—手势控制模块；9—电脑主机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-2所示，本实施例的一种双屏交互的增强现实康复训练系统，包括立幕1、底幕2、摄像头3及电脑主机9；

底幕2用于显示各类康复训练背景，康复训练背景为不同虚拟训练场景的标志物，且康复训练背景可进行切换，康复训练模块针对不同的康复训练背景导入相应的虚拟三维模型和场景；立幕1和底幕2之间形成有肢体活动区7，患者将肢体置于肢体活动区7，与虚拟训练场景进行交互；摄像头3用于采集底幕2显示的康复训练背景和肢体活动区7的肢体活动；立幕1用于显示康复训练背景、肢体活动和虚拟三维模型相叠加后形成的虚拟训练场景，实现虚实融合。

底幕2和立幕1分别安装在双幕折叠机构4的两侧，通过双幕折叠机构4调节底幕2和立幕1的分合及两者间的角度。底幕2为触摸控制屏，底幕2和双幕折叠机构4之间还设置有底幕平移机构5，以实现底幕2的平移运动。

电脑主机9内嵌有康复训练模块，康复训练模块包括康复训练背景模块、训练场景叠加模块及训练教程模块。电脑主机9还内嵌有训练结果评估模块，以对训练效果进行量化评估。

摄像头3上还设置有用于调节摄像头3位置的摄像头调节结构6。

系统还包括手势控制模块8，用于肢体与虚拟训练场景进行交互。

参照图2，在一种实施例中，本发明的双屏交互的增强现实康复训练系统进行康复训练的步骤包括：

1)通过双幕折叠机构4打开立幕1和底幕2，并调节角度使得立幕1和患者处于平视；

2)启动电脑主机9，打开摄像头3软件，通过摄像头调节结构6调整摄像头3的拍摄区域，使得肢体活动区7处于摄像头3视角中心；

3)通过底幕平移机构5移动底幕2，以调节底幕2上方的肢体活动区7与立幕1之间的水平距离至合适范围；

4)运行康复训练模块，康复训练背景模块通过底幕2显示各类康复训练背景，患者将肢体置于肢体活动区7，摄像头3采集底幕2显示的康复训练背景和肢体活动视频并传输至康复训练模块；

5)康复训练模块针对不同的康复训练背景导入相应的虚拟三维模型和场景，训练场景叠加模块将虚拟三维模型和场景叠加到摄像头3捕捉的训练背景和肢体活动视频中形成虚实融合的虚拟训练场景，训练教程模块通过立幕1显示康复训练教程，患者根据康复训练教程与虚拟训练场景进行交互操作，进行康复训练；

6)训练结果评估模块采集交互数据，并结合训练难度等级和患者的完成度，对患者进行量化评估。

其中，步骤5)中，患者可通过具有触摸控制功能的底幕2或外置的手势控制模块8或软件虚拟按键与立幕1显示的虚拟训练场景进行交互；增加了趣味性，康复过程数据信息更加丰富。

其中，步骤6)中，训练结果评估模块通过实时记录和量化康复患者训练数据、难度等级和完成度，对康复患者进行评估，明确各类训练场景针对不同患者的有效性和差异性，从而为自适应调整功能提供了临床依据；

其中，康复训练模块实时获取训练结果评估模块中的数据，可根据各类训练场景对于不同患者的有效性和差异性，自适应调整训练内容和难度，从而提高患者的康复效率。

本发明中，底幕2显示不同的康复训练背景，肢体在底幕2区域内活动，底幕2上方摄像头3对训练背景和肢体进行录制，立幕1显示训练背景、肢体活动和叠加的虚拟场景，实现虚实融合的功能；

本发明中，立幕1显示训练背景、肢体活动和叠加的虚拟场景，肢体与虚拟场景通过软件虚拟按键、底幕2触摸屏和外置手势控制来实现人机交互，实现人机交互的功能；

本发明中，通过实时记录康复患者训练时的完成度，自适应调整训练内容的难度，匹配患者当前的康复状态，实现自适应调整的功能；

本发明中，通过实时记录和量化康复患者训练数据和难度等级，对康复患者进行评估，明确各类训练场景针对不同患者的有效性和差异性，实现量化评估的功能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。