手部按摩控制方法和装置、手部按摩系统与流程

文档序号:31052761发布日期:2022-08-06 08:28阅读:141来源:国知局
手部按摩控制方法和装置、手部按摩系统与流程

1.本发明涉及手部检测和按摩控制技术领域,尤其涉及一种手部按摩控制方法和装置、手部按摩系统。


背景技术:

2.按摩是我国中医治疗与调理的重要手段之一,也是我们日常生活中比较常用的保健放松手段。通过对穴位的按摩,对人体有舒经活络,促进血液循环等有益效果。人体的手部有许多穴位,日常生活中经常进行手部穴位的按摩,会对我们的身体健康有很多有益的效果。
3.脑卒中属于神经性疾病,如果脑卒中后神经细胞损伤比较严重的话,瘫痪的肢体不能完全恢复,尤其是手部如果不能达到较好地康复,会对日常生活带来极大地不便。
4.现有的脑卒中康复治疗大多需要患者去康复中心,在专业人员的指导下使用专业的康复仪器或设备,或者由专业人员进行针灸推拿按摩等,然而这种方式通常需要预约、等待、并支付较高费用,对于患者来说比较耗费时间,康复成本也较高。


技术实现要素:

5.本发明技术方案要解决的技术问题是现有的手部按摩康复繁琐复杂、费时且成本较高。
6.为解决上述技术问题,本发明技术方案提供一种手部按摩控制方法,包括:拍摄手部姿势影像;采用手部关键点检测技术从所述手部姿势影像获取手部关键点位置坐标;基于所述手部关键点位置坐标计算手部关键点连线之间的角度信息;通过计算所得的角度信息识别出手部动作,再对比手部姿势参考模型评估手部康复程度;基于评估所得的手部康复程度设置按摩模式,并产生对应按摩模式的驱动信号,以控制按摩部对手部穴位进行按摩。
7.可选的,所述计算手部关键点连线之间的角度信息包括:计算手指指尖点、指根点连线与指根点、手腕点连线之间的角度信息。
8.可选的,所述手部关键点检测技术获取21个手部关键点位置坐标;所述手部姿势参考模型基于brunnstrom康复标准评定量表的角度量化而设置。
9.为解决上述技术问题,本发明技术方案还提供一种手部按摩控制装置,包括:
10.摄像模块,用于拍摄手部姿势影像;
11.评估模块,用于基于手部姿势评估手部康复程度,所述基于手部姿势评估手部康复程度包括:采用手部关键点检测技术从所述手部姿势影像获取手部关键点位置坐标;基于所述手部关键点位置坐标计算手部关键点连线之间的角度信息;通过计算所得的角度信息识别出手部动作,再对比手部姿势参考模型评估手部康复程度;
12.控制器,用于产生对应按摩模式的驱动信号,以控制按摩部对手部穴位进行按摩,所述按摩模式基于评估所得的手部康复程度设置。
13.可选的,所述计算手部关键点连线之间的角度信息包括:计算手指指尖点、指根点连线与指根点、手腕点连线之间的角度信息。
14.可选的,所述手部关键点检测技术获取21个手部关键点位置坐标;所述手部姿势参考模型基于brunnstrom康复标准评定量表的角度量化而设置。
15.为解决上述技术问题,本发明技术方案还提供一种手部按摩系统,包括按摩手套和上述的手部按摩控制装置;所述按摩手套包括按摩部,所述按摩部布置于手套上对应手部穴位的位置,所述按摩部包括震动马达,所述控制器配置为向所述按摩部的震动马达发送对应按摩模式的驱动信号。
16.可选的,所述控制器布置于所述按摩手套上,所述按摩手套还包括:与所述控制器连接的供电部;所述评估模块向所述按摩手套的控制器发送手部康复程度的评估信息或者发送关联于所述手部康复程度的按摩模式信息。
17.可选的,所述按摩部布置于手套上对应劳宫穴、合谷穴、后溪穴、八邪穴、十宣穴的位置。
18.可选的,所述评估模块与所述按摩手套的控制器通过无线通信模块进行信息传输。
19.与现有技术相比,本发明技术方案具有以下有益效果:
20.手部按摩控制方案和手部按摩系统简单、有效且低成本,能够实时获取手部关键点位置信息,通过手部关键点位置信息辨别患者当前手部动作,根据患者手部动作与标准动作进行对比,评定患者手部康复情况。并且,手部按摩控制装置配合使用按摩手套,将现代图像识别技术与传统中医的穴位治疗相结合,能够根据患者手部康复评定结果按摩手部穴位,独立完成简单的康复治疗。
21.在手套上布置按摩部,由控制器基于按摩模式控制按摩部对手部穴位进行按摩,由此实现了简单、有效、低成本且可以针对不同按摩需求的按摩手套。使用者无需专业人员指导即可随时随地、独立使用按摩手套,对患者手部康复能够起到一定的辅助作用。
附图说明
22.图1为本发明实施例的手部按摩控制方法的流程示意图;
23.图2为本发明实施例所采用的手部关键点检测技术检测的21个关键点的位置示意图;
24.图3为本发明实施例的手部按摩系统的结构示意图;
25.图4为本发明实施例的按摩手套手心面和手背面的结构示意图;
26.图5和图6为本发明实施例的按摩手套手指部侧剖面的结构示意图。
具体实施方式
27.针对现有技术的问题,本发明实施例提供一种手部按摩控制方法,如图1所示,所述手部按摩控制方法包括:
28.步骤s1,拍摄手部姿势影像;
29.步骤s2,采用手部关键点检测技术从所述手部姿势影像获取手部关键点位置坐标;
30.步骤s3,基于所述手部关键点位置坐标计算手部关键点连线之间的角度信息;
31.步骤s4,通过计算所得的角度信息识别出手部动作,再对比手部姿势参考模型评估手部康复程度;
32.步骤s5,基于评估所得的手部康复程度设置按摩模式,并产生对应按摩模式的驱动信号,以控制按摩部对手部穴位进行按摩。
33.对应地,本发明实施例还提供一种手部按摩控制装置,包括:
34.摄像模块,用于拍摄手部姿势影像;
35.评估模块,用于基于手部姿势评估手部康复程度,所述基于手部姿势评估手部康复程度包括:采用手部关键点检测技术从所述手部姿势影像获取手部关键点位置坐标;基于所述手部关键点位置坐标计算手部关键点连线之间的角度信息;通过计算所得的角度信息识别出手部动作,再对比手部姿势参考模型评估手部康复程度;
36.控制器,用于产生对应按摩模式的驱动信号,以控制按摩部对手部穴位进行按摩,所述按摩模式基于评估所得的手部康复程度设置。
37.具体实施时,摄像模块获取手部姿势画面;评估模块评估手部康复程度,包括:采用手部关键点检测技术获取手部关键点位置坐标;基于手部关键点位置坐标计算患者手指指尖与指根、指根与手腕的角度信息;通过计算所得的角度信息识别出手部动作,再对比手部姿势参考模型评估手部康复程度。
38.本实施例中,步骤s2所述的手部关键点检测技术采用google reasearch提供的mediapipe hands识别算法,mediapipe hands是一种对于手和手指跟踪的解决方案,准确率较高,它可以从每张单帧图片中识别21个手部关键点(如图2所示的h0~h20)位置坐标,具有实时识别手部关键点位置的功能。它在对实时视频画面进行检测时,非常准确和流畅。在其它实施例中,所述手部关键点检测技术也可以采用百度ai手部关键点识别接口、openpose提供的hands estimation等。所述手部姿势参考模型基于brunnstrom康复标准评定量表的角度量化而设置。
39.手指弯曲程度可以很好地反映患者手部康复情况,在步骤s3,可以通过计算每根手指指尖,指根和手腕形成的夹角,具体是计算手指指尖点、指根点连线和指根点、手腕点连线之间的夹角来判断患者手部灵活程度从而确定康复情况。通过关键点检测技术获取的关键点坐标位置可能是绝对坐标信息,所以需要将其乘以图像的宽和高来转换为相对坐标。然后运用两点之间距离公式来计算手部各关键点之间的距离,再通过余弦定理推算各手指指节与手腕之间的角度,具体公式如下:
40.(1)两点之间距离公式
41.设两个点a,b以及坐标分别为a(x1,y1),b(x2,y2),则a和b两点之间的距离为:
42.(2)余弦定理
43.余弦定理是描述三角形中三边长度与一个角的余弦值关系的数学定理。对于任意三角形,任何一边的平方等于其他两边平方的和减去这两边与它们夹角的余弦的积的两倍,字母表达式如下:
[0044][0045][0046][0047]
先通过两点之间距离公式求出每根手指指尖,指根到手腕三条线段的距离。再通过所求出三条边的距离利用余弦定理求出指尖—指根—手腕之间的夹角余弦值,最后根据余弦值倒推具体角度,即可判定患者手部灵活程度。
[0048]
步骤s4所述的手部姿势参考模型基于brunnstrom康复标准评定量表的角度量化而设置。brunnstrom康复标准评定量表是大部分脑卒中患者康复过程的一种体现,主要分成3个部分,反映上、下肢和手的运动功能。其中,它将患者手部康复程度清晰的划分为了6个阶段,具体如表1所示:
[0049]
表1brunnstrom康复标准评定量表
[0050]
[0051][0052]
可以看到,上述量表的6个阶段均是以人的主观标准来进行判断的,没有一个具体的数字标准来帮助患者定位康复阶段。通过采集做这6个动作时除拇指外其它每根手指的角度范围,误差控制在30
°
之间,对每个阶段的规范动作进行了角度量化处理,如表2所示,根据除拇指外每根手指的指尖与指根,以及指根与手腕形成的角度大小来判断患者的康复情况。其中,结合参考图2,食指角度是食指指尖点h8、食指指根点h5连线与食指指根点h5、手腕点h0连线之间的夹角;中指角度是中指指尖点h12、中指指根点h9连线与中指指根点h9、手腕点h0连线之间的夹角;无名指角度是无名指指尖点h16、无名指指根点h13连线与无名指指根点h13、手腕点h0连线之间的夹角;小指角度是小指指尖点h20、小指指根点h17连线与小指指根点h17、手腕点h0连线之间的夹角。
[0053]
表2brunnstrom量表对应角度范围
[0054]
[0055][0056]
需要说明的是,本实施例的手部姿势参考模型基于brunnstrom康复标准评定量表的角度量化而设置,其中的角度量化仅计算和量化手指指尖、指根连线与指根、手腕连线的夹角,在其他实施例中,可以计算和量化各手指更多关键点连线之间的夹角,以更精确地匹配各阶段的手部动作或手指弯曲程度。
[0057]
进一步,步骤s5可以采用控制器产生对应按摩模式的驱动信号,以控制按摩部对手部穴位进行按摩,所述按摩模式基于评估所得的手部康复程度设置。根据手部康复程度评估结果,即根据患者当前所处的康复阶段,可以控制对手部穴位进行按摩来达到辅助治疗的作用。具体地,可以设置对应的按摩模式,控制器根据按摩模式控制按摩部对特定穴位进行按摩。举例来说:手部康复程度评估结果为患者只能完成康复阶段1的手部动作,对应设置按摩模式i,控制器发出的驱动信号驱动按摩部采用六级按摩强度对穴位进行按摩;手部康复程度评估结果为患者能够完成康复阶段1和阶段2的手部动作,对应设置按摩模式
ii,控制器发出的驱动信号驱动按摩部采用五级按摩强度对穴位进行按摩;手部康复程度评估结果为患者能够完成康复阶段1至阶段3的手部动作,对应设置按摩模式iii,控制器发出的驱动信号驱动按摩部采用四级按摩强度对穴位进行按摩;手部康复程度评估结果为患者能够完成康复阶段1至阶段4的手部动作,对应设置按摩模式iv,控制器发出的驱动信号驱动按摩部采用三级按摩强度对穴位进行按摩;手部康复程度评估结果为患者能够完成康复阶段1至阶段5的手部动作,对应设置按摩模式v,控制器发出的驱动信号驱动按摩部采用二级按摩强度对穴位进行按摩;手部康复程度评估结果为患者能够完成康复阶段1至阶段6的手部动作,对应设置按摩模式vi,控制器发出的驱动信号驱动按摩部采用一级按摩强度对穴位进行按摩;其中,六级按摩强度是最强按摩强度,一级按摩强度是最弱按摩强度,所述按摩部包括震动马达,按摩强度由震动马达的震动强度体现。另外,如果患者康复,即患者能够完成康复阶段1~阶段6的全部手部动作,也可以不对穴位进行按摩。
[0058]
基于上述的手部按摩控制方法和装置,本发明实施例还提供一种手部按摩系统,如图3所示,包括按摩手套1和上述的手部按摩控制装置;所述按摩手套1包括按摩部11、12、13、14、15(结合参考图4),所述按摩部11、12、13、14、15布置于手套上对应手部穴位的位置,所述按摩部包括震动马达,所述控制器4配置为向所述按摩部11、12、13、14、15的震动马达发送对应按摩模式的驱动信号。
[0059]
本实施例中,所述手部按摩控制装置包括摄像模块71、评估模块72和控制器4,其中,所述控制器4布置于所述按摩手套1上,所述摄像模块71和评估模块72集成于监控端7。在其它实施例中,也可以是摄像模块、评估模块和控制器集成在一起。
[0060]
所述按摩手套1还包括:与所述控制器4连接的供电部5;所述评估模块72向所述按摩手套1的控制器4发送手部康复程度的评估信息或者发送关联于所述手部康复程度的按摩模式信息。
[0061]
关于按摩手套的按摩部的布置位置,根据我国传统的中医学说,手部存在大量穴位,通过对这些穴位的按摩,达到对身体各个器官组织实现康复与治疗的功效。因此,本实施例采用在手套上布置若干按摩部,各个按摩部的位置分别对应手部的各个穴位,由控制器基于不同的按摩模式驱动按摩部对特定穴位进行按摩。其中,按摩模式可以针对不同的按摩需求进行设置,用于定义所需按摩的穴位,按摩强度、按摩方式等,按摩强度由震动马达的震动强度体现。
[0062]
在实际实施时,可以在手部各个穴位布置按摩部,也可以针对某些病症在特定穴位布置按摩部,以脑卒中患者的手部康复治疗为例,有针对特定穴位的治疗手段,具体有以下手部穴位可以帮助治疗脑卒中:
[0063]
劳宫穴:在手掌心,当第2、3掌骨之间偏于第3掌骨,握拳屈指时中指尖处。有提神醒脑、清心安神,助睡眠等作用,配合极泉、委中可开窍启闭,临床应用治疗出血性中风效果较好。
[0064]
合谷穴:在手背第1从、2股掌间,当第2掌骨桡侧的中点处。可以用来预防脑卒中和高血压,具有镇痛止痛,通经活络的功效。
[0065]
后溪穴:微握拳,第5指掌关节后尺侧的远侧,掌横纹头赤白肉际处。有清心安神,通经活络的功效。可配合合谷穴治疗手部相关问题。
[0066]
八邪穴:在手背侧,微握拳,第1~5指间,指蹼缘后方赤白肉际处,左右共八穴。有
清热解毒,通络止痛的功能效果。配后溪可理气通络止痛,主治手指麻痛。
[0067]
十宣穴:位于人体十根手指尖,距离手指甲与手指肉边缘0.1寸。手指麻木,多为中风之兆,亦有血虚与外邪阻滞经气发而麻者,针刺十宣,对各种手指麻木,均有良效。
[0068]
基于上述穴位分布位置,请参考图4所示,(a)为按摩手套手心面示例,(b)为按摩手套手背面示例,本实施例的按摩手套的按摩部布置于手套上对应劳宫穴、合谷穴、后溪穴、八邪穴、十宣穴的位置,图中,按摩部11布置在劳宫穴的位置,按摩部12布置在合谷穴的位置、按摩部13布置在后溪穴的位置,按摩部14布置在八邪穴的位置(拇指指蹼缘的八邪穴与合谷穴位置接近,可以不布置按摩部),按摩部15布置在十宣穴的位置。本实施例的按摩部布置在手套内层空间,因此以虚线标示,按摩部的尺寸以震动按摩时能够作用于穴位为准。
[0069]
通常,手套可以采用适于舒适佩戴的布艺、皮革等材料制成,在此不做限定,所述按摩部可以布置在手套表面,也可以布置在手套内层空间。具体地,请参考图5,按摩部布置在手套表面:所述手套包括与手部接触的接触表面21和相对的外表面22,所述按摩部15a可以如(a)所示布置于所述接触表面21,所述按摩部15b也可以如(b)所示布置于所述外表面22。请参考图6,按摩部布置在手套内层空间:所述手套包括表面层31和与手部接触的接触层32,所述按摩部15c可以布置于所述表面层31与接触层32之间的夹层33且贴附所述接触层32。需要说明的是,图5和图6是以手套的一个手指部侧剖面为示例,其它部分的布置方式是相同的。
[0070]
本实施例中,按摩部包括震动马达,各个按摩部的震动马达可以分别通过电线与控制器连接,震动马达可以由合适的按摩材料包裹。仍请参考图4,所述控制器4配置于所述手套上,如布置于手套内层空间非手部穴位的位置。所述控制器4通过电线与按摩部11、12、13、14、15连接,控制器4配置为向所述按摩部11、12、13、14、15的震动马达发送对应按摩模式的驱动信号,以驱动按摩部的震动马达实现震动按摩效果,震动马达的震动强度(按摩强度)由按摩模式定义,例如,从按摩模式i至按摩模式vi,按摩强度定义为由强至弱。控制器4可以分别控制驱动各个按摩部,控制器4也可以统一控制驱动多个按摩部。
[0071]
本实施例的按摩手套的供电部可以是与控制器4连接的电源接口5,所述电源接口5与外部电源连接,通电后向控制器4提供工作所需的电源电压。所述供电部也可以是放置小型电池(如纽扣电池、五号电池等)的电池盒(图1中未示出),通过电源线连接电池盒和控制器。
[0072]
控制器也可以外露于手套,控制器配置有显示面板和按键,使用者可以根据实际情况(如手部的可活动程度)通过按键设置所需的按摩模式。进一步,控制器也可以从外部设备接收按摩模式信息或者与按摩模式关联的信息,从而产生对应的驱动信号,因此,本实施例的按摩手套还可以包括与控制器4连接的无线通信模块6,通过无线方式接收按摩模式信息或者与按摩模式关联的信息。所述无线通信模块可以是蓝牙模块、wifi模块等。在其他实施例中,按摩手套的控制器也可以通过有线方式与外部设备电连接,外部设备同时也可向按摩手套的控制器提供电源。
[0073]
请参考图2,与按摩手套连接的外部设备可以为监控端7,监控端7可以为手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等电子设备,通过监控端7的应用程序界面可以指示患者对摄像模块71做阶段1至阶段6的手势动作,摄像模块71实时拍摄手部姿势图像,评估模块72
检测手部关键点并计算除拇指外的各手指角度,与表2中各阶段手部姿势参考模型的角度范围进行对比,判断患者能够做到的康复阶段手部动作,从而评估手部康复程度。
[0074]
在具体实施例中,所述监控端7的评估模块72可以向所述按摩手套的控制器4发送手部康复程度的评估信息(表示患者当前所处的康复阶段),控制器4接收手部康复程度的评估信息并设置对应手部康复程度的评估信息的按摩模式,以此产生相应的驱动信号。或者,所述监控端7的评估模块72也可以向所述按摩手套的控制器4发送关联于所述手部康复程度的按摩模式信息,例如评估模块72根据手部康复程度的评估信息设置对应的按摩模式,再将确定的按摩模式信息发送至控制器4,控制器4接收按摩模式信息并产生相应的驱动信号。
[0075]
进一步,监控端7和按摩手套1可以通过无线方式传输信息,即所述监控端7的评估模块72与所述按摩手套1的控制器4通过无线通信模块进行信息传输,监控端7和按摩手套1分别配置无线通信模块73和无线通信模块6,所述无线通信模块可以是蓝牙模块、wifi模块等。
[0076]
综上所述,本发明的手部按摩控制方案和手部按摩系统简单、有效且低成本,能够实时获取手部关键点位置信息,通过手部关键点位置信息辨别患者当前手部动作,根据患者手部动作与标准动作进行对比,评定患者手部康复情况。并且,手部按摩控制装置配合使用按摩手套,将现代图像识别技术与传统中医的穴位治疗相结合,能够根据患者手部康复评定结果按摩手部穴位,独立完成简单的康复治疗。
[0077]
在手套上布置按摩部,由控制器基于按摩模式控制按摩部对手部穴位进行按摩,由此实现了简单、有效、低成本且可以针对不同按摩需求的按摩手套。使用者无需专业人员指导即可随时随地、独立使用按摩手套,对患者手部康复能够起到一定的辅助作用。
[0078]
本发明虽然已以较佳实施方式公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
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