一种基于云计算的VR康复系统的制作方法

一种基于云计算的vr康复系统
技术领域
[0001]
本发明涉及康复训练领域，具体涉及一种基于云计算的vr康复系统。


背景技术：

[0002]
云计算(cloud computing)是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期，简单地说，就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内(几秒种)完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务，
[0003]
利用原有的医学设备跟vr硬件结合，用vr沉浸式游戏的方式替代原先的pc电脑游戏，从而使患者实现原有康复的动作效果。虚拟现实可以使人沉浸在计算机实时产生的三维环境中，通过各种游戏反复训练能维持和提高患者的逻辑推理、思维、记忆、协调、注意力等认知功能，康复训练包括身体康复训练和心理康复训练，是指有各种运动障碍(动作不连贯、不能随心所动)和心理障碍的人群，通过在三维虚拟环境中做自由交互以达到能够自理生活、自由运动、解除心理障碍的训练。传统的康复训练不但耗时耗力，单调乏味，而且训练强度和效果得不到及时评估，很容易错失训练良机，而结合三维虚拟与仿真技术的康复训练就很好的解决了这一问题，并且还适用于心理患者的康复训练，对完全丧失运动能力的患者也有独特效果。虚拟现实疗法达到对中枢神经损伤患者互动反馈的康复训练。
[0004]
现在康复训练中耗时间且单调乏味，训练强度与效果得不到及时股评，很容易措施训练良机，且现在的康复训练代入感差，不能提供身临其境的感觉，且在使用图像技术进行康复训练时，往往会受限于康复训练室内电脑的性能，不能提供良好的康复效果。


技术实现要素：

[0005]
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现在康复训练中耗时间且单调乏味，训练强度与效果得不到及时股评，很容易措施训练良机，且现在的康复训练代入感差，不能提供身临其境的感觉，且在使用图像技术进行康复训练时，往往会受限于康复训练室内电脑的性能，不能提供良好的康复效果的问题，提供了一种基于云计算的vr康复系统。
[0006]
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明一种基于云计算的vr康复系统，包括数据上传模块、数据接收模块、云计算接收压缩模块、数据处理控制模块、虚拟图像生成模块、现实图像采集模块、虚拟图像显示模块、现实图像显示模块、显示信号切换模块、体感信号接收模块、体感信号整理模块、警报模块、储存模块与云计算平台；
[0007]
所述云计算接收压缩模块与数据上传模块通信连接，数据接收模块与云计算接收压缩模块通信连接，云计算接收压缩模块与数据处理控制模块互相通信连接，数据处理控制模块与储存模块互相通信连接，数据处理控制模块与警报模块通信连接，数据处理控制模块与显示信号切换模块通信连接，显示信号切换模块与现实图像显示模块通信连接，现实图像显示模块与现实图像采集模块通信连接，显示信号切换模块与虚拟图像生成模块通
信连接，虚拟图像生成模块与虚拟图像显示模块通信连接，虚拟图像生成模块与储存模块通信连接，体感信号接收模块与体感信号处理模块通信连接，体感信号整理模块与数据处理控制模块通信连接，云计算处理平台与数据接收模块通信连接，数据上传模块与云计算处理平台通信连接；
[0008]
所述云计算处理平台包括用户认证模块、服务请求管理模块、用户认证模块、服务管理模块、虚拟化服务模块、资源分派模块、资源管理模块与大规模数据中心模块，大规模数据中心模块由若干物理计算机器组成，资源管理模块与资源分派模块用于调用特定的资源并进行管理分派操作，再将调用的资源对虚拟化服务模块进行填充并进行计算；
[0009]
所述云计算接收压缩模块用于将数据处理控制模块处理完成的储存模块中的数据进行压缩在通过数据上传模块上传至云计算终端进行计算，在计算完成后再通过数据接收模块进行接收，再将数据通过云计算接收压缩模块进行压缩，最后将压缩完成后的数据通过数据处理控制模块进行简单处理并储存在储存模块内，警报模块用于发出警报，所述显示信号切换模块用于切换现实图像显示与虚拟图像显示之间进行切换，现实图像使用现实图像采集模块进行采集并使用现实图像显示模块进行显示，虚拟图像使用虚拟图像生成模块进行生成并使用虚拟图像显示模块进行显示，虚拟图像在生成后通道储存模块进行储存，所述体感信号接收模块进行体感信号的接收，在接收后使用体感信号整理模块进行整理后再通过数据处理控制模块进行处理，最后传入储存模块进行储存；
[0010]
所述体感信号接收模块用于接收体感位移信号的接收，数据处理控制模块用于将体感位移信号传入相应的云计算平台进行处理并生成显示图像切换信号，显示图像切换信号用于控制显示信号切换模块根据体感位移限号进行显示图像与虚拟图像的切换，在进行云计算时，根据云计算接收压缩模块将云计算的数据进行压缩解压信号的生成，云计算平台用于云计算处理资源模型信息。
[0011]
进一步的，所述体感位移信号的具体处理过程如下：
[0012]
步骤一：将所述体感信号接收模块接收到的信号根据位移的不同分为六种信号；
[0013]
步骤二：第一种信号为佩戴者前倾时的向着面朝的方向的水平位移距离，第一种信号接收到的数据信号前加上q标识；
[0014]
步骤三：第二种信号为佩戴者后仰时的向着面朝的相反方向的水平位移距离，第二种信号接收到的数据信号前加上h标识，第二信号h与第一信号q之间对应设置；
[0015]
步骤四：第三种信号为佩戴者身体向左倾斜时的向着面朝的左手方向的水平位移距离，第三种信号接收到的数据信号前加上z标识；
[0016]
步骤五：第四种信号为佩戴者身体向右倾斜时的向着面朝的右手方向的水平位移距离，第四种信号接收到的数据信号前加上y标识，第三信号z与第四信号y之间对应设置；
[0017]
步骤六：第五种信号为佩戴者竖直向上的位移距离，第五种信号接收到的数据信号前加上s标识；
[0018]
步骤七：第六种信号为佩戴者竖直向下的位移距离，第六种信号接收到的数据信号前加上x标识，第五信号s与第六信号x之间对应设置；
[0019]
步骤八：在体感信号接收模块接收到的信号在接收完成后传到至传感信号整理模块进行整理，在进行整理时，根据体感信号接收模块接收的数据前的标识进行分类整理，首先将六种信号进行分类整理，在将相对应的第二信号h与第一信号q再进行整理，将相对应
的第三信号z与第四信号y再进行整理，将相对应的第五信号s与第六信号x再进行整理，再通过数据处理控制模块进行确认，最后传导至储存模块进行储存。
[0020]
进一步的，所述图像切换信号的具体处理过程如下：
[0021]
步骤一：第一信号q、第二信号h、第三信号z、第四信号y、第五信号s与第六信号x在通过数据处理控制模块进行处理；
[0022]
步骤二：设需要进行恢复治疗的患者的身高为a，患者上半身的长度为b，在进行处理时，以患者的脚部中心处作为原点；
[0023]
步骤三：在进行使用时，第一信号q与第二信号h两个是方向相反的位移信息，第三信号z与第四信号y两个是方向相反的位移信息，第五信号s与第六信号x两个是方向相反的位移信息，在任意一个发生变化时，通过比对进行数据对比并发送至云计算处理平台进行计算；
[0024]
步骤四：在单位时间内，设第五信号s或第六信号x上的位移信号为c1，在c1≥b时，则说明此事患者不适应发生了跌倒的情况；
[0025]
步骤五：在单位时间内，设第一信号q或第二信号h上的位移信号为c2，设第三信号z或第四信号y上的位移信号为c3；
[0026]
步骤六：在c2或c3任意一项不为0且c1为0时，则说明患者在正常使用vr图像进行康复训练；
[0027]
步骤七：在c2或c3任意一项不为0、c1不为0且c2或c3大于a时，则说明患者在正常使用vr图像进行康复训练；
[0028]
步骤八：在c2或c3任意一项不为0、c1不为0且c2或c3小于b时，则说明患者在没有正常使用vr图像且患者已经发生晃动现象。
[0029]
进一步的，所述压缩解压信号的具体处理过程如下：
[0030]
步骤一：将16位的汉字unicode值左移两位成18位，然后表示成长度分别为6位、6位、6位的三块；
[0031]
步骤二：当第二块的二进制值为111110或111111时，将第二块前五位的任意一位与第三块的末位交换；
[0032]
步骤三：将经过步骤1、2处理的汉字二进制编码进行编码，实现url中文参数的压缩，按如下方法进行编码：先将16位的汉字unicode值左移两位成18位，并表示成长度分别为6位、6位、6位的三块，然后将第一块的最后两位交换，最后将经过处理的汉字二进制编码进行编码，实现url中文参数的压缩。
[0033]
进一步的，所述的云计算处理资源模型信息具体处理过程如下：
[0034]
步骤一：现有m台物理计算机器，将所有物理计算机器映射至云计算处理平台内部，将m台物理计算机器通过资源管理模块分为l组虚拟机进行使用统一进行一组运算；
[0035]
步骤二：设物理机的合集为h，h＝{h1，h2，
…
，hn}，n为物理机的个数，i代表物理计算机器；
[0036]
步骤三：设hi＝{0,1}，hi为激活的物理计算机数量，1表示物理计算机器i被激活，0表示计算机处于休眠状态；
[0037]
步骤四：通过公式计算激活的物理计算机器的总计数
目，k为激活的物理计算机器的总计数目；
[0038]
步骤五：通过公式计算出最大的功率，o代表平均物理计算机器使用效率。
[0039]
进一步的，所述云计算处理平台所有处理的数据均由数据处理控制模块进行编码与控制传输，可以将安装本系统的计算装置进行统一调配用于其他机器系统的运算。
[0040]
本发明相比现有技术具有以下优点：患者在进行vr康复训练时，如果发生跌倒或者晕眩的情况，能够及时通过警报模块进行警报，且能够通过显示信号切换模块完成显示图像与虚拟图像的切换，有效防止患者被vr影像进一步影响，增加了vr康复训练的安全性，且数据均是使用云计算进行处理，大大减小了vr显示装置的重量，增加了vr图像的稳定性。
附图说明
[0041]
图1是本发明的系统框图；
[0042]
图2时云计算处理平台的系统框图。
具体实施方式
[0043]
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0044]
如图1-2所示，本实施例提供一种技术方案：一种基于云计算的vr康复系统，包括数据上传模块、数据接收模块、云计算接收压缩模块、数据处理控制模块、虚拟图像生成模块、现实图像采集模块、虚拟图像显示模块、现实图像显示模块、显示信号切换模块、体感信号接收模块、体感信号整理模块、警报模块、储存模块与云计算平台；
[0045]
所述云计算接收压缩模块与数据上传模块通信连接，数据接收模块与云计算接收压缩模块通信连接，云计算接收压缩模块与数据处理控制模块互相通信连接，数据处理控制模块与储存模块互相通信连接，数据处理控制模块与警报模块通信连接，数据处理控制模块与显示信号切换模块通信连接，显示信号切换模块与现实图像显示模块通信连接，现实图像显示模块与现实图像采集模块通信连接，显示信号切换模块与虚拟图像生成模块通信连接，虚拟图像生成模块与虚拟图像显示模块通信连接，虚拟图像生成模块与储存模块通信连接，体感信号接收模块与体感信号处理模块通信连接，体感信号整理模块与数据处理控制模块通信连接，云计算处理平台与数据接收模块通信连接，数据上传模块与云计算处理平台通信连接；
[0046]
所述云计算处理平台包括用户认证模块、服务请求管理模块、用户认证模块、服务管理模块、虚拟化服务模块、资源分派模块、资源管理模块与大规模数据中心模块，大规模数据中心模块由若干物理计算机器组成，资源管理模块与资源分派模块用于调用特定的资源并进行管理分派操作，再将调用的资源对虚拟化服务模块进行填充并进行计算；
[0047]
所述云计算接收压缩模块用于将数据处理控制模块处理完成的储存模块中的数据进行压缩在通过数据上传模块上传至云计算终端进行计算，在计算完成后再通过数据接
收模块进行接收，再将数据通过云计算接收压缩模块进行压缩，最后将压缩完成后的数据通过数据处理控制模块进行简单处理并储存在储存模块内，警报模块用于发出警报，所述显示信号切换模块用于切换现实图像显示与虚拟图像显示之间进行切换，现实图像使用现实图像采集模块进行采集并使用现实图像显示模块进行显示，虚拟图像使用虚拟图像生成模块进行生成并使用虚拟图像显示模块进行显示，虚拟图像在生成后通道储存模块进行储存，所述体感信号接收模块进行体感信号的接收，在接收后使用体感信号整理模块进行整理后再通过数据处理控制模块进行处理，最后传入储存模块进行储存；
[0048]
所述体感信号接收模块用于接收体感位移信号的接收，数据处理控制模块用于将体感位移信号传入相应的云计算平台进行处理并生成显示图像切换信号，显示图像切换信号用于控制显示信号切换模块根据体感位移限号进行显示图像与虚拟图像的切换，在进行云计算时，根据云计算接收压缩模块将云计算的数据进行压缩解压信号的生成，云计算平台用于云计算处理资源模型信息。
[0049]
体感位移信号的具体处理过程如下：
[0050]
步骤一：将所述体感信号接收模块接收到的信号根据位移的不同分为六种信号；
[0051]
步骤二：第一种信号为佩戴者前倾时的向着面朝的方向的水平位移距离，第一种信号接收到的数据信号前加上q标识；
[0052]
步骤三：第二种信号为佩戴者后仰时的向着面朝的相反方向的水平位移距离，第二种信号接收到的数据信号前加上h标识，第二信号h与第一信号q之间对应设置；
[0053]
步骤四：第三种信号为佩戴者身体向左倾斜时的向着面朝的左手方向的水平位移距离，第三种信号接收到的数据信号前加上z标识；
[0054]
步骤五：第四种信号为佩戴者身体向右倾斜时的向着面朝的右手方向的水平位移距离，第四种信号接收到的数据信号前加上y标识，第三信号z与第四信号y之间对应设置；
[0055]
步骤六：第五种信号为佩戴者竖直向上的位移距离，第五种信号接收到的数据信号前加上s标识；
[0056]
步骤七：第六种信号为佩戴者竖直向下的位移距离，第六种信号接收到的数据信号前加上x标识，第五信号s与第六信号x之间对应设置；
[0057]
步骤八：在体感信号接收模块接收到的信号在接收完成后传到至传感信号整理模块进行整理，在进行整理时，根据体感信号接收模块接收的数据前的标识进行分类整理，首先将六种信号进行分类整理，在将相对应的第二信号h与第一信号q再进行整理，将相对应的第三信号z与第四信号y再进行整理，将相对应的第五信号s与第六信号x再进行整理，再通过数据处理控制模块进行确认，最后传导至储存模块进行储存。
[0058]
图像切换信号的具体处理过程如下：
[0059]
步骤一：第一信号q、第二信号h、第三信号z、第四信号y、第五信号s与第六信号x在通过数据处理控制模块进行处理；
[0060]
步骤二：设需要进行恢复治疗的患者的身高为a，患者上半身的长度为b，在进行处理时，以患者的脚部中心处作为原点；
[0061]
步骤三：在进行使用时，第一信号q与第二信号h两个是方向相反的位移信息，第三信号z与第四信号y两个是方向相反的位移信息，第五信号s与第六信号x两个是方向相反的位移信息，在任意一个发生变化时，通过比对进行数据对比并发送至云计算处理平台进行
计算；
[0062]
步骤四：在单位时间内，设第五信号s或第六信号x上的位移信号为c1，在c1≥b时，则说明此事患者不适应发生了跌倒的情况；
[0063]
步骤五：在单位时间内，设第一信号q或第二信号h上的位移信号为c2，设第三信号z或第四信号y上的位移信号为c3；
[0064]
步骤六：在c2或c3任意一项不为0且c1为0时，则说明患者在正常使用vr图像进行康复训练；
[0065]
步骤七：在c2或c3任意一项不为0、c1不为0且c2或c3大于a时，则说明患者在正常使用vr图像进行康复训练；
[0066]
步骤八：在c2或c3任意一项不为0、c1不为0且c2或c3小于b时，则说明患者在没有正常使用vr图像且患者已经发生晃动现象。
[0067]
进一步的，所述压缩解压信号的具体处理过程如下：
[0068]
步骤一：将16位的汉字unicode值左移两位成18位，然后表示成长度分别为6位、6位、6位的三块；
[0069]
步骤二：当第二块的二进制值为111110或111111时，将第二块前五位的任意一位与第三块的末位交换；
[0070]
步骤三：将经过步骤1、2处理的汉字二进制编码进行编码，实现url中文参数的压缩，按如下方法进行编码：先将16位的汉字unicode值左移两位成18位，并表示成长度分别为6位、6位、6位的三块，然后将第一块的最后两位交换，最后将经过处理的汉字二进制编码进行编码，实现url中文参数的压缩。
[0071]
云计算处理资源模型信息具体处理过程如下：
[0072]
步骤一：现有m台物理计算机器，将所有物理计算机器映射至云计算处理平台内部，将m台物理计算机器通过资源管理模块分为l组虚拟机进行使用统一进行一组运算；
[0073]
步骤二：设物理机的合集为h，h＝{h1，h2，
…
，hn}，n为物理机的个数，i代表物理计算机器；
[0074]
步骤三：设hi＝{0,1}，hi为激活的物理计算机数量，1表示物理计算机器i被激活，0表示计算机处于休眠状态；
[0075]
步骤四：通过公式计算激活的物理计算机器的总计数目，k为激活的物理计算机器的总计数目；
[0076]
步骤五：通过公式计算出最大的功率，o代表平均物理计算机器使用效率，根据不同规格的功率自动对虚拟化服务模块创建的处理模块进行填充以完成运算。
[0077]
云计算处理平台所有处理的数据均由数据处理控制模块进行编码与控制传输，可以将安装本系统的计算装置进行统一调配用于其他机器系统的运算。
[0078]
综上，本发明在使用时，云计算接收压缩模块用于将数据处理控制模块处理完成的储存模块中的数据进行压缩在通过数据上传模块上传至云计算终端进行计算，在计算完
成后再通过数据接收模块进行接收，再将数据通过云计算接收压缩模块进行压缩，最后将压缩完成后的数据通过数据处理控制模块进行简单处理并储存在储存模块内，警报模块用于发出警报，所述显示信号切换模块用于切换现实图像显示与虚拟图像显示之间进行切换，现实图像使用现实图像采集模块进行采集并使用现实图像显示模块进行显示，虚拟图像使用虚拟图像生成模块进行生成并使用虚拟图像显示模块进行显示，虚拟图像在生成后通道储存模块进行储存，所述体感信号接收模块进行体感信号的接收，在接收后使用体感信号整理模块进行整理后再通过数据处理控制模块进行处理，最后传入储存模块进行储存，体感信号接收模块用于接收体感位移信号的接收，数据处理控制模块用于将体感位移信号传入相应的云计算平台进行处理并生成显示图像切换信号，显示图像切换信号用于控制显示信号切换模块根据体感位移限号进行显示图像与虚拟图像的切换，在进行云计算时，根据云计算接收压缩模块将云计算的数据进行压缩解压信号的生成，云计算平台用于云计算处理资源模型信息，患者在进行vr康复训练时，如果发生跌倒或者晕眩的情况，能够及时通过警报模块进行警报，且能够通过显示信号切换模块完成显示图像与虚拟图像的切换，有效防止患者被vr影像进一步影响，增加了vr康复训练的安全性，且数据均是使用云计算进行处理，大大减小了vr显示装置的重量，增加了vr图像的稳定性。
[0079]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0080]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0081]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。