基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法

基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法
【专利摘要】本发明提出一种基于手各个部位在三维空间变化进行手功能评价的方法。其工作流程如下：启动评价系统；手放入系统；获得实时视频信息；获得三维空间位置；确定患侧手掌心的位置；变换患侧手的坐标；单位化患侧手坐标；选择标准手；计算患侧手和标准手之间的距离；计算患侧手各个部位到手掌中心点的距离；计算标准手和患侧手之间的差距；确定健侧手手掌心的位置；变换健侧手的坐标；单位化健侧手的坐标；计算患侧手和健侧手之间的距离；计算健侧手各个部位到手掌中心点的距离；计算健侧手和患侧手之间的差距；测量手各个部位到手掌心距离进行评估；计算患侧手与健侧手以及标准手之间的距离来评估患侧手；计算患侧手手功能数据；完成患侧手的评估。
【专利说明】
基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法。应用在 手功能评价系统中自动检测患侧手和健侧手，以及患侧手和标准手之间的区别程度，从而 完成对患侧手的评价。此发明能够对手功能回复状况实现数字化、系统化和规范化，帮助医 生客观的评价患者手部位的康复情况，做出正确判断，提出有效治疗方案，使患者早日康 复。 技术背景
[0002] 手功能评价是指患者的患侧手在康复过程中，通过与健侧手或标准手进行比较， 从而得出患侧手的伤残程度和康复程度。这在手功能恢复的过程中起着评价、对比、观察疗 效的作用，可以指导医生随时调整治疗方案;并通过伤残程度的数据标示为社会有关部门 提供手功能的判断标准。手功能评价必须严格按照规范的标准方法实施，以保障评价的效 度和信度。目前主要评价方法主要还是按照1975年美国手外科推荐的ΤΑΜ系统评价方法，用 关节总体活动度测定法评定曲伸肌腱疗效，即远位指间关节主动屈曲度之和作为该指总的 活动度(ΤΑΜ)。标准为:优(活动范围正常）、良（大于健测的75%)、可（大于健测的50%)、差 (小于健测的50%)。在评价过程中需要专业医生进行测定和评价，由于测定者的个人差异 已经判断标准的范围较大，110 % -7 5 % -50 % -0 %这些范围直接的变化无法细致区别，对于 训练过程中的细致变化无法反应，而造成康复训练过程中无法及时进行训练程序的调整， 严重影响训练效果，而且，现行的评价方法存在着非常大的主观性和不可靠性。
[0003] 为了建立客观的精确的评定标准，本专利利用测量三维空间中手势识别的体感控 制器，例如:Leap Mot ion，Nimble Sense等来获得手各个部位(例如指节和关节）的空间位 置信息，从而完成三维空间中患侧手和健侧手以及患侧手和标准手的精确对比，从而解决 手部运动评定过程中人为测量的误差和判断精确的问题，使一般非专业医生也可以简单准 确地对手功能进行评定。同时，本专利设计了一个手功能评价系统平台，包含了计算机、测 量三维空间中手运动的体感控制器、高速摄像机，并把它们整合为一个完整的系统，实现手 功能评价。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提出基于手各个部位在三维空间位 置变化的手功能评价方法，能够自动检测和描述运动过程中患侧手和健侧手以及患侧手和 标准手的区别程度，从而帮助医生客观的评价患者手部位的康复情况，并做出正确判断，从 而提出有效治疗方案。
[0005] 为达到上述目的，本发明的构思是：目前的手功能评价方法仍然是医生根据健侧 手和患侧手的区别来进行主观上的判断，本发明可以克服由于医生的主观判断而造成的错 误;如果仅仅对二维视频图像进行分析来评价患侧手，会因为二维图像缺乏三维信息而造 成区分程度的精度下降，本发明可以根据患侧手上的每个关节和指节的三维空间位置，来 匹配健侧手或者标准手的相应位置，从而能够自动给出患侧手的变化数据，计算机在这个 数据的基础上，可以客观的给出患侧手病患级别。
[0006] 本发明中的硬件设备，分为两种类型：
[0007] 图1是本发明中的手功能评价系统平台一种类型：
[0008] 分为左右两个相同的暗箱;暗箱内部颜色和手的颜色有比较大的区分;长度、宽度 和高度分别是300mm~500mm、200mm~300mm和400mm~1200mm;每个暗箱分为上下两个部 分，用一个疏稀金属(或不影响体感控制器工作的其它材质）网格分开;上面部分的高度是 300mm~600mm，下面部分的高度是100mm~600mm;每个暗箱的顶部各安装一个摄像设备;每 个暗箱的顶部各安装一个面光源;每个暗箱的一个侧面在紧靠中部网格上边有一个手伸入 的出入口；每个出入口外侧安置一片遮光布，颜色和暗箱内部颜色一致，在遮光片的中间出 入口处安装一个松紧带;在每个暗箱的底部中间各安置一个体感控制器(根据手势识别的 体感控制器的不同，位置也有所不同）。
[0009] 图2是本发明中的手功能评价系统平台另一种类型：
[0010] 只有一个暗箱;暗箱内部颜色和手的颜色有比较大的区分;长度、宽度和高度分别 是400mm~600mm、300mm~500mm和600mm~1200mm;暗箱分为上下两个部分，高度分别是 300mm~600mm，用一个疏稀金属(或不影响体感控制器工作的其它材质）网格分开;上面部 分用一个不透光的隔板从中间分开，分为左右两个小暗箱，每个小暗箱的长度、宽度和高度 分别是300mm~500mm、200mm~300mm和300mm~600mm;中间不透光的隔板颜色和暗箱内部 颜色一致;每个小暗箱的顶部各安装一个摄像设备;每个小暗箱的顶部各安装一个面光源； 每个小暗箱的一个侧面在紧靠中部网格上边有一个手伸入的出入口；每个出入口外侧安置 一片遮光布，颜色和暗箱内部颜色一致，在遮光片的中间出入口处安装一个松紧带;在暗箱 的底部中间各安置一个体感控制器(根据手势识别的体感控制器的不同，位置也有所不 同）。
[0011]根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
[0012] -种基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其特征在于操作步 骤如下：
[0013] 1.预备工作（图3):
[0014] 1-.记录包含多种动作的标准手的视频。
[0015] 以一双健康手为标准手，做多种动作，这些动作被视为标准动作，利用高速摄像机 把这些动作记录下来。
[0016] 1-.记录包含多种动作的标准手的空间信息。
[0017]以一双健康手为标准手，做多种动作，这些动作被视为标准动作，利用测量三维空 间中手运动的体感控制器把健康手的各个部位坐标信息都记录下来，fs(i)表示手上每个 指节和手掌边缘点的坐标信息，i是指节和手掌边缘点，根据体感控制器的不同，获得的个 数可能不同，j s(k)表示手上关节点的坐标信息，k是关节点，根据体感控制器的不同，获得 的个数可能不同。
[0018] 1-.确定标准手的手掌心位置。
[0019] ①如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fsc表示；
[0020] ②如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定 手掌心fs。位置：
[0022]这里的fs(i)是手掌边缘上点的三维坐标;i是手掌边缘点，共有η个点。
[0023] 1-.变换标准手的原点位置和三维空间坐标。
[0024]原点位置变换到标准手的手掌中心点的位置上，变换标准手的三维空间手坐标信 息的坐标。仍然用fs(i)表示变换后手上每个指节和手掌边缘点的坐标，i是指节和手掌边 缘点；js(k)表不变换后手关节的坐标，k是关节点。
[0025] 1-.计算标准手各个部位到手掌心的欧几里得距离。
[0026]计算标准手指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离，公式如下：
[0028] fs(*)是标准手指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标;fs。是标准手手 掌中心点的三维坐标；js(*)是标准手上每个关节的三维坐标；i是指节和手掌边缘点；k是 关节点；11*11表示三维向量的欧几里得距离;Dsc是标准手指节点和关节点到手掌中心点的 欧几里得距离。根据测量三维空间中手姿势的体感控制器不同，获得的关节信息和指节信 息有所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。
[0029] 2.工作流程(见图4):
[0030] 2-.启动手功能评价系统。
[0031] 在使用过程中，摄像设备和手姿势体感控制器可以同时，也可以分开工作，获取患 者的左右手形状信息；系统启动过程中，首先打开盒子顶部光源的电源，然后启动计算机控 制系统，最后启动摄像设备和体感控制器。
[0032] 2-.患者把手放入手功能评价系统中。
[0033]如果患者有一只手是健康手，按照医生的要求，患者把患侧手和健侧手同时放入 手功能评价系统中；如果患者没有健康手，则把患侧手单只放入手功能评价系统中。
[0034] 2-.获取手的实时视频信息。
[0035] 如果患者有一只手是健康手，通过安装在手功能评价系统设备顶部的摄像头来获 得两只手的实时视频:患侧手的视频专供医生使用，健侧手的视频同时要作三个备份，一个 提供给医生，一个提供给病人，最后一个作镜像映射后，也提供给病人;医生可以观察患者 患侧手和健侧手的视频信息;通过健康手镜面映射后的图像信息给予病人大脑刺激，提高 病人患侧手的治疗效果。
[0036] 如果患者没有健康手，用标准手视频代替健康手视频，标准手视频同时要作三个 备份，一个提供给医生，一个提供给病人，最后一个作镜像映射后，也提供给病人;医生可以 观察患者患侧手和标准手的视频信息;通过标准手镜面映射后的图像信息给予病人大脑刺 激，提尚病人患侧手的治疗效果。
[0037] 2-.获取手的三维空间位置信息。
[0038]如果患者有一只手是健康手，利用测量三维空间中手姿势的体感控制器，获得两 只手的各个关节和指节在三维空间中的位置坐标信息，同时，通过体感控制器可以获得两 手的三维结构视频：患侧手的三维结构图视频专供医生使用，健侧手的三维结构图视频同 时要作三个备份，一个提供给医生，一个提供给病人，最后一个作左右镜像映射后，按照需 求也可以提供给病人;医生可以观察患者的患侧手和健侧手的三维视频，病人能够观察健 侧手和健侧手的镜面映射后的视频，给予病人大脑刺激，提高病人患侧手的治疗效果。
[0039] fg(i)表示健侧手上每个指节和手掌边缘点的坐标信息，i是指节和手掌边缘点， 根据设备的不同，获得的个数可能不同，j g(k)表示手上关节点的坐标信息，k是关节点，根 据设备的不同，获得的个数可能不同。
[0040] fb(i)表示患侧手上每个指节和手掌边缘点的坐标信息，i是指节和手掌边缘点， 根据设备的不同，获得的个数可能不同，jb(k)表示手上关节点的坐标信息，k是关节点，根 据设备的不同，获得的个数可能不同。
[0041 ]如果患者没有健康手，用标准手在三维空间中的位置坐标信息代替健康手的位置 坐标信息，标准手位置坐标信息同时要作三个备份，一个提供给医生，一个提供给病人，最 后一个作镜像映射后(或相对的另一只标准手），也提供给病人;医生可以观察患者患侧手 和标准手的三维空间中的位置坐标信息;通过标准手镜面映射后的位置坐标信息给予病人 大脑刺激，提高病人患侧手的治疗效果。
[0042] 2-.确定患侧手手掌心的位置。
[0043]①如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fbc表示； [0044]②如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定 手掌心fb。位置：
[0046]这里的fb(i)是手掌边缘上点的三维坐标;i是手掌边缘点，共有η个点。
[0047] 2-.变换患侧手的原点位置和三维空间坐标。
[0048]原点位置变换到患侧手的手掌中心点的位置上，变换患侧手的三维空间手坐标信 息的坐标。仍然用fb(i)表示变换后手上每个指节和手掌边缘点的坐标，i是指节和手掌边 缘点；jb(k)表不变换后手关节的坐标，k是关节点。
[0049] 2-.单位化患侧手的三维信息。
[0050] 如果测量三维空间中手姿势的体感控制器不能根据手的大小来测量手的部位坐 标信息，即所有尺寸的手在利用此体感控制器进行测量的时候，表现出相同大小尺寸，则fb (i)和jb(k)不发生变化;反之，需要把患侧手在三维空间中的坐标进行单位化：
[0051 ]①确定患侧手和标准手的单位化比例sb:
[0053]这里的fb(i)和fs(i)分别是患侧手和标准手的手掌边缘上点的三维坐标;i是指节 和手掌边缘点，共有η个点;fb。和fs。分别患侧手和标准手的手掌中心点坐标。
[0054]②从患侧手的手掌中心开始，从里向外依照顺序来，按照单位化比例sb来伸缩手 部的所有点坐标，单位化后的患侧手的三维点坐标仍然用fb(i)表示健侧手上每个指节和 手掌边缘点的坐标信息；i是指节和手掌边缘点；j b(k)表示手上关节的坐标信息，k是关节 点。
[0055] 2-.根据患侧手来选择标准手。
[0056] 选择一只标准手，使得标准手上的信息数据和患侧手的信息数据左右一致。即，如 果患侧手是左手，则选择标准手的左手;如果患侧手是右手，则选择标准手的右手。
[0057] 2-.计算患侧手和标准手之间的欧几里得距离。
[0058] 公式如下：
[0060]是fs(*)标准手上指节和手掌边缘点的三维坐标;fb(*)是患侧手上指节和手掌边 缘点的三维坐标;js(*)标准手关节点的三维坐标;jb(*)是患侧手关节点的三维坐标；i是指 节和手掌边缘点；k是关节点；| 1*1 |表示三维向量的长度，采用欧几里得距离;Ds_b是标准手 和患侧手的三维空间点的差距。根据三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和 指节信息有所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部 分为0;如果不需要标准手的比较，Ds_b可以设为0。
[0061] 2-.计算患侧手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离。
[0062] 公式如下：
[0064] fb⑷是患侧手指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标;fbc是患侧手手 掌中心点的三维坐标；jb(*)是患侧手上每个关节的三维坐标；i是指节和手掌边缘点；k是 关节点；11*| I表示三维向量的欧几里得距离;Dbc是患侧手指节点和关节点到手掌中心点的 欧几里得距离。根据测量三维空间中手姿势的体感控制器不同，获得的关节信息和指节信 息有所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。
[0065] 2-.计算标准手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手上各个部位到 手掌中心点的欧几里得距离之间的差距。
[0066] 公式如下：
[0067] Dsb_c= |Dsc-Dbc (7)
[0068] Dsc标准手上指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;Dbc患侧手上指节点 和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;D sb_c是Dsc和Dbc的差值的绝对值;在医疗过程中，如 果不考虑患侧手和标准手的比较，D sb_。可以设为零。
[0069] 2-.确定健侧手手掌心的位置。
[0070] 如果患者有一只手是健康手，则确定健侧手的手掌心的位置：
[0071] ①如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fg。表示； [0072]②如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定 手掌心fg。位置：
[0074]这里的fg(i)是手掌边缘上点的三维空间坐标，i是手掌边缘点，共有η个点。
[0075] 2-.变换健侧手的原点位置和三维空间坐标。
[0076]如果患者有一只手是健康手，原点位置变换到健侧手的手掌中心点的位置上，变 换健侧手的三维空间坐标。
[0077]仍然用fg(i)表示变换后手上每个指节和手掌边缘点的坐标信息，i是指节和手掌 边缘点；jg(k)表不变换后手关节的坐标彳目息，k是关节点。
[0078] 2-.单位化健侧手的三维信息。
[0079]如果患者有一只手是健康手，单位化健侧手的三维信息。
[0080] 如果测量三维空间中手姿势的体感控制器不能根据手的大小来测量手的部位坐 标信息，即所有尺寸的手在利用此体感控制器进行测量的时候，表现出相同大小尺寸，则fg (iWPjg(k)不发生变化;反之，需要把健侧手在三维空间中的坐标进行单位化：
[0081 ]①确定健侧手和标准手的单位化比例sg:
[0083] 这里的fg(i)和fs(i)分别是健侧手和标准手的手掌边缘上点的三维坐标，共有η个 点；i是手掌边缘点;fg。和fs。分别两只手的手掌中心点坐标。
[0084] ②从健侧手的手掌中心开始，从里向外依照顺序来，按照单位化比例sg来伸缩手 部的所有点坐标，单位化后的健侧手的三维点坐标仍然用f g(i)表示健侧手上每个指节和 手掌边缘点的坐标，i是指节和手掌边缘点，jg(k)表示健侧手上的关节坐标信息，k是关节 点。
[0085] 2-.计算患侧手和健侧手之间的欧几里得距离。
[0086]如果患者有一只手是健康手，计算健侧手和患侧手的相对应点之间的欧几里得距 离，公式如下：
[0088] fg(*)是健侧手手掌上指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标;fb(*)是 患侧手上指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标；jg(*)是健侧手上关节点的三 维坐标;jb(*)是患侧手上关节点的三维坐标；i是指节和手掌边缘点;k是关节点；| |*| |表 示三维向量的长度，采用欧几里得距离;Dgb是健侧手和患侧手的三维空间点的差距;根据 三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和指节信息有所不同，一些情况下，只能 提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。如果患者没有健侧手，则D g_b为 0〇
[0089] 2-.计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离。
[0090] 如果患者有一只手是健侧手，计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距 离。公式如下：
[0092] fg(*)是健侧手指节和手掌边缘点(包括手掌中心点）的三维坐标;f。是健侧手手掌 中心点的三维坐标;jg(*)是健侧手关节点的三维坐标;i是指节和手掌边缘点;k是关节点； |*| |表示三维向量的欧几里得距离;Dgc是健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距 离。根据三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和指节信息有所不同，有些情况 下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。
[0093] 2-.计算健测手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手上各个部位到 手掌中心点的欧几里得距离之间的差距。
[0094]如果患者有一只手是健侧手，计算健测手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距 离和患侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离之间的差距，公式如下：
[0095] Dgb_c= |Dgc-Dbc (12)
[0096] 其中，Dgc标准手上指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;Dbc患侧手上指 节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;D gb_。是Dg。和Db。的差值的绝对值;如果患者没 有健测手，则D gb_。为零。
[0097] 2-18.测量手各个部分到手掌中心点的欧几里得距离对患侧手进行评估。
[0098] 公式如下：
[0099] Dc = t*Dsb_c+(l-t)Dgb_c (13)
[0100] D。是用指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离方法对患侧手的评估数据； t是Dsb_c和Dgb_c比例，变换范围如下：
[0102] 如果0<t<l，则可以选择为t = 0.5。
[0103] 2-19.计算患侧手与健侧手以及标准手相对应点之间的距离来评估患侧手。
[0104] 公式如下：
[0105] Dd = h*Ds-b+(l_h)Dg-b (15)
[0106] Dd是用相对应手的关节三维空间点和指节三维空间点之间的距离方法对患侧手 的评估数据;Dg_b是标准手和患侧手的各个部位三维空间点之间的差距;Dg_ b是健侧手和患 侧手的各个部位三维空间点之间的差距;h是Ds_b和D g_b比例，变换范围如下：
[0108] 如果0<h<l，贝丨Jh-般选择为0.5。
[0109] 2-20.计算患侧手的手功能评估数据。
[0110] 公式如下：
[0111] D = a*Dc+(l-c〇Dd (17)
[0112] D是患侧手评估数据，a是D。和Dd比例权重，可根据医生要求在0和1之间变化，一般 可取为0.5。
[0113] 2-21.输出患侧手手功能评估数据，完成患侧手的评估。
[0114]本发明与现有技术相比较，具有以下显而易见的突出实质性特点和显著技术进 步：
[0115]①突破了二维视频图像的局限性，利用三维空间数据更加准确描述手各个部位的 变化程度；
[0116] ②降低了普通摄像机拍摄手图像的复杂程度，利用测量三维空间中手势识别的体 感控制器可以消除环境噪音和灯光等的影响，缩短了计算机计算时间。
【附图说明】：
[0117] 图1是本发明中一种类型的手功能评价系统平台的结构示意图：
[0118] 分为左右两个相同的暗箱;暗箱内部颜色和手的颜色有比较大的区分;长度、宽度 和高度分别是300mm~500mm、200mm~300mm和400mm~1200mm;每个暗箱分为上下两个部 分，用一个疏稀金属(或不影响体感控制器工作的其它材质）网格分开;上面部分的高度是 300mm~600mm，下面部分的高度是100mm~600mm;每个暗箱的顶部各安装一个摄像设备;每 个暗箱的顶部各安装一个面光源;每个暗箱的一个侧面在紧靠中部网格上边有一个手伸入 的出入口；每个出入口外侧安置一片遮光布，颜色和暗箱内部颜色一致，在遮光片的中间出 入口处安装一个松紧带;在每个暗箱的底部中间各安置一个体感控制器(根据手势识别的 体感控制器的不同，位置也有所不同）。
[0119] 图2是本发明中另一种类型的手功能评价系统平台的结构示意图：
[0120] 只有一个暗箱;暗箱内部颜色和手的颜色有比较大的区分;长度、宽度和高度分别 是400mm~600mm、300mm~500mm和600mm~1200mm;暗箱分为上下两个部分，高度分别是 300mm~600mm，用一个疏稀金属(或不影响体感控制器工作的其它材质）网格分开;上面部 分用一个不透光的隔板从中间分开，分为左右两个小暗箱，每个小暗箱的长度、宽度和高度 分别是300mm~500mm、200mm~300mm和300mm~600mm;中间不透光的隔板颜色和暗箱内部 颜色一致;每个小暗箱的顶部各安装一个摄像设备;每个小暗箱的顶部各安装一个面光源； 每个小暗箱的一个侧面在紧靠中部网格上边有一个手伸入的出入口；每个出入口外侧安置 一片遮光布，颜色和暗箱内部颜色一致，在遮光片的中间出入口处安装一个松紧带;在暗箱 的底部中间各安置一个体感控制器(根据手势识别的体感控制器的不同，位置也有所不 同）。
[0121] 图3是本发明需要解决技术问题中的预备工作，即标准手的数据提取的算法流程。
[0122] 图4是本发明手功能评价过程中的工作流程。
【具体实施方式】：
[0123] 本发明的实施例结合附图详述如下：
[0124] 实施例一：
[0125] 参见图1、图2和图4,在本手功能评价系统平台中，利用摄像设备和手姿势的体感 控制器获得手在三维空间中的各种信息，并根据这些信息来完成手功能评价，其特征在于 运用算法步骤如下：
[0126] 1.启动手功能评价系统；
[0127] 2.把手放入手功能评价系统中；
[0128] 3.获取手的实时视频信息；
[0129] 4.获取手的三维空间位置信息；
[0130] 5.确定患侧手手掌心的位置；
[0131] 6.变换患侧手的原点位置和三维空间坐标；
[0132] 7.单位化患侧手的三维信息；
[0133] 8.根据患侧手来选择标准手；
[0134] 9.计算患侧手和标准手之间的欧几里得距离；
[0135] 10.计算患侧手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离；
[0136] 11.计算标准手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手上各个部位到 手掌中心点的欧几里得距离之间的差距；
[0137] 12.如果患者有健康手，确定健侧手手掌心的位置；
[0138] 13.如果患者有健康手，变换健侧手的原点位置和三维空间坐标；
[0139] 14.如果患者有健康手，单位化健侧手的三维信息；
[0140] 15.如果患者有健康手，计算患侧手和健侧手之间的欧几里得距离；
[0141] 16.如果患者有健康手，计算健侧手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离；
[0142] 17.如果患者有健康手，计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和 患侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离之间的差距；
[0143] 18.测量手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离对患侧手进行评估；
[0144] 19.计算患侧手与健侧手以及标准手相对应点之间的距离来评估患侧手；
[0145] 20.计算患侧手的手功能评估数据；
[0146] 21.输出患侧手手功能评估数据，完成患侧手的评估。
[0147] 实施例二：
[0148] 本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
[0149] 实施例一中所述步骤1启动手功能评价系统。盒子顶部布置一个面光源用来消除 阴影，降低阴影带来的识别难度，提高手的形状提取的准确度;在使用过程中，摄像设备和 手姿势体感控制器可以同时，也可以分别工作，获取患者的左右手形状信息；启动系统时， 首先打开盒子顶部光源的电源，再利用计算机控制系统启动摄像设备和体感控制器。
[0150] 实施例一中所述步骤2把手放入手功能评价系统。如果患者有一只健康手和一只 残疾手，则把双手放入系统平台中；如果没有健康手，则只放入残疾手。
[0151] 实施例一中所述步骤3获取手的实时视频信息。患侧手的视频专供医生使用;健侧 手或者标准手的视频同时要作三个备份，一个提供给医生，一个提供给病人，最后一个作镜 像映射后，也提供给病人。
[0152]实施例一中所述步骤4获取手的三维空间位置信息。患侧手的三维结构图视频专 供医生使用;健侧手或者标准手的三维结构图视频同时要作三个备份，一个提供给医生，一 个提供给病人，最后一个作左右镜像映射后，按照需求也可以提供给病人。
[0153] 实施例一中所述步骤5确定患侧手手掌心的位置。规则如下：
[0154] ①如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fb。表示；
[0155] ②如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定 手掌心fb。位置：
[0157]这里的fb(i)是手掌边缘上点的三维坐标;i是手掌边缘点，共有η个点。
[0158] 实施例一中所述步骤6变换患侧手的原点位置和三维空间坐标。原点位置变换到 患侧手的手掌中心点的位置上，变换患侧手的三维空间手坐标信息的坐标。
[0159] 实施例一中所述步骤7单位化患侧手的三维信息。规则如下：
[0160] 如果测量三维空间中手姿势的体感控制器不能根据手的大小来测量手的部位坐 标信息，即所有尺寸的手在利用此体感控制器进行测量的时候，表现出相同大小尺寸，则fb (i)和jb(k)不发生变化;反之，需要把患侧手在三维空间中的坐标进行单位化：
[0161] ①确定患侧手和标准手的单位化比例sb:
[0163] 这里的fb(iWPfs(i)分别是患侧手和标准手的手掌边缘上点的三维坐标;i是指节 和手掌边缘点，共有η个点;fb。和f s。分别患侧手和标准手的手掌中心点坐标。
[0164] ②从患侧手的手掌中心开始，从里向外依照顺序来，按照单位化比例sb来伸缩手 部的所有点坐标，单位化后的患侧手的三维点坐标仍然用fb(i)表示健侧手上每个指节和 手掌边缘点的坐标信息，i是指节和手掌边缘点，jb(k)表示手上关节的坐标信息，k是关节 点。
[0165] 实施例一中所述步骤8根据患侧手来选择标准手。选择一只标准手，使得标准手上 的信息数据和患侧手的信息数据左右一致。即，如果患侧手是左手，则选择标准手的左手； 如果患侧手是右手，则选择标准手的右手。
[0166] 实施例一中所述步骤9计算患侧手和标准手之间的欧几里得距离。利用如下公式：
[0168] 是匕(*)标准手上指节和手掌边缘点的三维坐标;fb(*)是患侧手上指节和手掌边 缘点的三维坐标;js(*)标准手关节点的三维坐标;jb(*)是患侧手关节点的三维坐标；i是指 节和手掌边缘点；k是关节点；| |*| |表示三维向量的长度，采用欧几里得距离;Ds_b是标准手 和患侧手的三维空间点的差距。根据三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和 指节信息有所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部 分为0;如果不需要标准手的比较，Ds_b可以设为0。
[0169] 实施例一中所述步骤10计算患侧手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离。利用 如下公式：
[0171] fb⑷是患侧手指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标;fbc是患侧手手 掌中心点的三维坐标；jb(*)是患侧手上每个关节的三维坐标；i是指节和手掌边缘点；k是 关节点；11*| I表示三维向量的欧几里得距离;Dbc是患侧手指节点和关节点到手掌中心点的 欧几里得距离。根据测量三维空间中手姿势的体感控制器不同，获得的关节信息和指节信 息有所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。
[0172]实施例一中所述步骤11计算标准手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和 患侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离之间的差距。利用公式如下：
[0173] Dsb_c= I Dsc-Dbc
[0174] Dsc标准手上指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;Dbc患侧手上指节点 和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;D sb_c是Dsc和Dbc的差值的绝对值;在医疗过程中，如 果不考虑患侧手和标准手的比较，D sb_。可以设为零。
[0175] 实施例一中所述步骤12确定健侧手手掌心的位置。如果患者有一只手是健康手， 则确定健侧手的手掌心的位置：
[0176] ①如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fg。表示；
[0177] ②如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定 手掌心fg。位置：
[0179] 这里的fg(i)是手掌边缘上点的三维空间坐标，i是手掌边缘点，共有η个点。
[0180] 实施例一中所述步骤13变换健侧手的原点位置和三维空间坐标。如果患者有一只 手是健康手，原点位置变换到健侧手的手掌中心点的位置上，变换健侧手的三维空间坐标。
[0181] 实施例一中所述步骤14单位化健侧手的三维信息。如果测量三维空间中手姿势的 体感控制器不能根据手的大小来测量手的部位坐标信息，即所有尺寸的手在利用此体感控 制器进行测量的时候，表现出相同大小尺寸，则f g(iWPjg(k)不发生变化;反之，需要把健侧 手在三维空间中的坐标进行单位化：
[0182] ①确定健侧手和标准手的单位化比例sg:
[0184] 这里的fg(i)和fs(i)分别是健侧手和标准手的手掌边缘上点的三维坐标，共有η个 点；i是手掌边缘点;fg。和fs。分别两只手的手掌中心点坐标。
[0185] ②从健侧手的手掌中心开始，从里向外依照顺序来，按照单位化比例sg来伸缩手 部的所有点坐标，单位化后的健侧手的三维点坐标仍然用f g(i)表示健侧手上每个指节和 手掌边缘点的坐标，i是指节和手掌边缘点，jg(k)表示健侧手上的关节坐标信息，k是关节 点。
[0186] 实施例一中所述步骤15计算患侧手和健侧手之间的欧几里得距离。如果患者有一 只手是健康手，计算健侧手和患侧手的相对应点之间的欧几里得距离，利用公式如下：
[0188] fg(*)是健侧手手掌上指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标;fb(*)是 患侧手上指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标；jg(*)是健侧手上关节点的三 维坐标;jb(*)是患侧手上关节点的三维坐标；i是指节和手掌边缘点;k是关节点；| |*| |表 示三维向量的长度，采用欧几里得距离;Dgb是健侧手和患侧手的三维空间点的差距;根据 三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和指节信息有所不同，一些情况下，只能 提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。如果患者没有健侧手，则D g_b为 0〇
[0189] 实施例一中所述步骤16计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离。
[0190] 如果患者有一只手是健侧手，计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距 离。公式如下：
[0192] fg(*)是健侧手指节和手掌边缘点(包括手掌中心点）的三维坐标;f。是健侧手手掌 中心点的三维坐标;j g(*)是健侧手关节点的三维坐标;i是指节和手掌边缘点;k是关节点； |*| |表示三维向量的欧几里得距离;Dgc是健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距 离。根据三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和指节信息有所不同，有些情况 下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为〇。
[0193] 实施例一中所述步骤17计算健测手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和 患侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离之间的差距。如果患者有一只手是健侧 手，计算健测手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手上各个部位到手掌中心 点的欧几里得距离之间的差距，公式如下：
[0194] Dgb_c= |Dgc-Dbc (12)
[0195] 其中，Dgc标准手上指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;Dbc患侧手上指 节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;D gb_。是Dg。和Db。的差值的绝对值;如果患者没 有健测手，则D gb_。为零。
[0196] 实施例一中所述步骤18测量手各个部分到手掌中心点的欧几里得距离对患侧手 进行评估。公式如下：
[0197] Dc = t*Dsb_c+ (1 -1) Dgb_c
[0198] D。是用指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离方法对患侧手的评估数据； t是Dsb_c和Dgb_c比例，变换范围如下：
[0200] 如果0<t<l，则可以选择为t = 0.5。
[0201] 实施例一中所述步骤19计算患侧手与健侧手以及标准手相对应点之间的距离来 评估患侧手。利用公式如下：
[0202] Dd = h*Ds-b+(l_h)Dg-b
[0203] Dd是用相对应手的关节三维空间点和指节三维空间点之间的距离方法对患侧手 的评估数据;Dg_b是标准手和患侧手的各个部位三维空间点之间的差距;Dg_ b是健侧手和患 侧手的各个部位三维空间点之间的差距;h是Ds_b和D g_b比例，变换范围如下：
[0205] 如果0<h<l，则h-般选择为0.5。
[0206] 实施例一中所述步骤20计算患侧手手功能数据。利用公式如下：
[0207] D = a*Dc+(l_a)Dd
[0208] D是患侧手评估数据，a是D。和Dd比例，可根据医生要求在0和1之间变化，一般可取 为 0.5〇
[0209] 实施例一中所述步骤21输出患侧手手功能评估数据，完成患侧手的评估。
[0210] 实施例三：
[0211] 参见图1、图2和图3,在本手功能评价系统平台中，利用摄像设备和手姿势的体感 控制器获得手在三维空间中的各种信息，并根据这些信息来完成手功能评价，其特征在于 预备算法步骤如下：
[0212] 1.记录包含多种动作的标准手的视频；
[0213] 2.记录包含多种动作的标准手的空间信息；
[0214] 3.确定标准手的手掌心位置；
[0215] 4.变换标准手的原点位置和三维空间坐标；
[0216] 5.计算标准手各个部位到手掌心的欧几里得距离。
[0217]实施例四：
[0218]本实施例与实施例二基本相同，特别之处如下：
[0219] 实施例三中所述步骤1记录包含多种动作的标准手的视频。以一双健康手为标准 手，做多种动作，这些动作被视为标准动作，利用高速摄像机把这些动作记录下来。
[0220] 实施例三中所述步骤2记录包含多种动作的标准手的空间信息。记录包含多中以 一双健康手为标准手，做多种动作，这些动作被视为标准动作，利用测量三维空间中手运动 的体感控制器把健康手的各个部位坐标信息都记录下来。
[0221 ]实施例三中所述步骤3确定标准手的手掌心位置。利用公式如下：
[0222]①如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fsc表示；
[0223]②如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定 手掌心fs。位置：
[0225] 这里的fs(i)是手掌边缘上点的三维坐标;i是手掌边缘点，共有η个点。
[0226] 实施例三中所述步骤4变换标准手的原点位置和三维空间坐标。原点位置变换到 标准手的手掌中心点的位置上，变换标准手的三维空间手坐标信息的坐标。
[0227] 实施例三中所述步骤5计算标准手各个部位到手掌心的欧几里得距离。利用公式 如下：
[0229] fs(*)是标准手手掌上每个指节和手掌边缘点的三维坐标;fs。是标准手的手掌中 心点的三维坐标；js(*)是标准手手指上每个关节的三维坐标；i是指节和手掌边缘点；k是 关节点；11*| I表示三维向量的欧几里得距离;Dsc是标准手指节点和关节点到手掌中心点的 欧几里得距离。根据测量三维空间中手姿势的体感控制器不同，获得的关节信息和指节信 息有所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。
【主权项】
1. 基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，应用在手功能评价系统中 自动检测患侧手和健侧手，以及患侧手和标准手之间的区别程度，从而完成对患侧手的评 价，其特征在于操作步骤如下： 1) 预备工作流程： (1-1)记录包含多种动作的标准手的视频； (1-2)记录包含多种动作的标准手的空间信息； (1-3)确定标准手的手掌心位置； (1-4)变换标准手的原点位置和三维空间坐标； (1-5)计算标准手各个部位到手掌心的欧几里得距离； 2) 评价工作流程： (2-1)启动手功能评价系统； (2-2)把手放入手功能评价系统中； (2-3)获取手的实时视频信息； (2-4)获取手的三维空间位置信息； (2-5)确定患侧手手掌心的位置； (2-6)变换患侧手的原点位置和三维空间坐标； (2-7)单位化患侧手的三维信息； (2-8)根据患侧手来选择标准手； (2-9)计算患侧手和标准手之间的欧几里得距离； (2-10)计算患侧手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离； (2-11)计算标准手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手上各个部位到 手掌中心点的欧几里得距离之间的差距； (2-12)如果患者有健康手，确定健侧手手掌心的位置； (2-13)如果患者有健康手，变换健侧手的原点位置和三维空间坐标； (2-14)如果患者有健康手，单位化健侧手的三维信息； (2-15)如果患者有健康手，计算患侧手和健侧手之间的欧几里得距离； (2-16)如果患者有健康手，计算健侧手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离； (2-17)如果患者有健康手，计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患 侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离之间的差距； (2-18)测量手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离对患侧手进行评估； (2-19)计算患侧手与健侧手以及标准手相对应点之间的距离来评估患侧手； (2-20)计算患侧手的手功能评估数据； (2-21)输出患侧手手功能评估数据，完成患侧手的评估。2. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-1)启动手功能评价系统:在使用过程中，摄像设备和手姿势体感控 制器可以同时，也可以分别工作，获取患者的左右手形状信息；启动系统时，首先打开盒子 顶部光源的电源，计算机控制系统启动摄像设备和体感控制器。3. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-3)获得手的实时视频信息：患侧手的视频专供医生使用;健侧手或 者标准手的视频同时要作三个备份，一个提供给医生，一个提供给病人，最后一个作镜像映 射后，也提供给病人。4. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-4)获得手的三维空间位置信息：患侧手的三维结构图视频专供医生 使用;健侧手或者标准手的三维结构图视频同时要作三个备份，一个提供给医生，一个提供 给病人，最后一个作左右镜像映射后，按照需求也可以提供给病人。5. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-5)确定患侧手手掌心的位置，规则如下： ① 如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fb。表示； ② 如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定手掌 心fbc位置：这里的fb(i)是手掌边缘上点的三维坐标;i是手掌边缘点，共有η个点。6. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-6)变换患侧手的原点位置和三维空间坐标，原点位置变换到患侧手 的手掌中心点的位置上，变换患侧手的三维空间手坐标信息的坐标。7. 根据权利要求1所述的手功能评价方法，其特征在于:所述步骤(2-7)单位化患侧手 的三维信息，规则如下： 如果测量三维空间中手姿势的体感控制器不能根据手的大小来测量手的部位坐标信 息，即所有尺寸的手在利用此体感控制器进行测量的时候，表现出相同大小尺寸，则fb(i) 和jb(k)不发生变化;反之，需要把患侧手在三维空间中的坐标进行单位化： ① 确定患侧手和标准手的单位化比例sb:这里的fb(i)和fs(i)分别是患侧手和标准手的手掌边缘上点的三维坐标；i是指节和手 掌边缘点，共有η个点;fb。和fs。分别患侧手和标准手的手掌中心点坐标； ② 从患侧手的手掌中心开始，从里向外依照顺序来，按照单位化比例sb来伸缩手部的 所有点坐标，单位化后的患侧手的三维点坐标仍然用f b(i)表示健侧手上每个指节和手掌 边缘点的坐标信息；i是指节和手掌边缘点；jb(k)表示手上关节的坐标信息，k是关节点。8. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-8)根据患侧手来选择一只标准手，使得标准手上的信息数据和患侧 手的信息数据左右一致。9. 根据权利要求1所述的手功能评价方法，其特征在于:所述步骤(2-9)计算患侧手和 标准手之间的欧几里得距离Ds_ b，利用如下公式： 忍_-i=Σ1/力·)-.以 〇11+ΣII乂⑷-A (_ i k 是fs(*)标准手上指节和手掌边缘点的三维坐标;fb(*)是患侧手上指节和手掌边缘点 的三维坐标;js(*)标准手关节点的三维坐标;jb(*)是患侧手关节点的三维坐标;i是指节和 手掌边缘点;k是关节点；| 1*1 |表示三维向量的长度，采用欧几里得距离;Ds_b是标准手和患 侧手的三维空间点的差距;根据三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和指节 信息有所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为 0;如果不需要标准手的比较，Ds_b可以设为0。10. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-10)计算患侧手各个部位到手掌中心点的欧几里得距离，利用如下 公式： A<c=ΣΙΙλ(ζ_)-人.||+ΣΙα ⑷- i k fb⑷是患侧手指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标;fbc是患侧手手掌中 心点的三维坐标；jb(*)是患侧手上每个关节的三维坐标；i是指节和手掌边缘点；k是关节 点；11*11表示三维向量的欧几里得距离;Dbc是患侧手指节点和关节点到手掌中心点的欧几 里得距离;根据测量三维空间中手姿势的体感控制器不同，获得的关节信息和指节信息有 所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为〇。11. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-11)计算标准手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手 上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离之间的差距，利用公式如下： Dsb-c- Dsc-Dbc Dsc标准手上指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;Dbc患侧手上指节点和关节 点到手掌中心点的欧几里得距离;Dsb_c是Dsc和Dbc的差值的绝对值;在医疗过程中，如果不考 虑患侧手和标准手的比较，D sb_。可以设为零。12. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-12)确定健侧手手掌心的位置，如果患者有一只手是健康手，则确定 健侧手的手掌心的位置： ① 如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fgc表示； ② 如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定手掌 心fg。位置：这里的fg(i)是手掌边缘上点的三维空间坐标，i是手掌边缘点，共有η个点。13. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-13)变换健侧手的原点位置和三维空间坐标;如果患者有一只手是 健康手，原点位置变换到健侧手的手掌中心点的位置上，变换健侧手的三维空间坐标。14. 根据权利要求1所述的手功能评价方法，其特征在于:所述步骤(2-14)单位化健侧 手的三维信息;如果患者有一只手是健康手，单位化健侧手的三维信息，规则如下： 如果测量三维空间中手姿势的体感控制器不能根据手的大小来测量手的部位坐标信 息，即所有尺寸的手在利用此体感控制器进行测量的时候，表现出相同大小尺寸，则fg(i) 和九(10不发生变化;反之，需要把健侧手在三维空间中的坐标进行单位化： ① 确定健侧手和标准手的单位化比例Sg:这里的fg(i)和fs(i)分别是健侧手和标准手的手掌边缘上点的三维坐标，共有η个点；i 是手掌边缘点;fg。和fs。分别两只手的手掌中心点坐标； ② 从健侧手的手掌中心开始，从里向外依照顺序来，按照单位化比例sg来伸缩手部的 所有点坐标，单位化后的健侧手的三维点坐标仍然用f g(i)表示健侧手上每个指节和手掌 边缘点的坐标，i是指节和手掌边缘点，jg(k)表示健侧手上的关节坐标信息，k是关节点。15. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-15)计算患侧手和健侧手之间的欧几里得距离;如果患者有一只手 是健康手，计算健侧手和患侧手的相对应点之间的欧几里得距离，利用公式如下： a =ΣΙΙλ (ο - h 〇')||+ΣΙλ - λ (Ai|| /: k fg(*)是健侧手手掌上指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标;fb(*)是患侧 手上指节和手掌边缘点（包括手掌中心点）的三维坐标；jg(*)是健侧手上关节点的三维坐 标；jb(*)是患侧手上关节点的三维坐标；i是指节和手掌边缘点；k是关节点；| 1*1 |表示三 维向量的长度，采用欧几里得距离;Dg_b是健侧手和患侧手的三维空间点的差距;根据三维 空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和指节信息有所不同，一些情况下，只能提取 关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0;如果患者没有健侧手，则D g_b为0。16. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-16)计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离;如果患 者有一只手是健侧手，计算健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离，利用公式如 下： 1 k fg(*)是健侧手指节和手掌边缘点(包括手掌中心点）的三维坐标;f。是健侧手手掌中心 点的三维坐标;jg(*)是健侧手关节点的三维坐标;i是指节和手掌边缘点;k是关节点；| I* 表示三维向量的欧几里得距离;Dgc是健侧手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离;根 据三维空间手信息提取的设备不同，获得的关节信息和指节信息有所不同，有些情况下，只 能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为〇。17. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-17)计算健测手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手 上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离之间的差距；如果患者有一只手是健侧手，计算 健测手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离和患侧手上各个部位到手掌中心点的欧 几里得距离之间的差距，利用公式如下： Dgb c- | Dgc-Dbc I 其中，Dgc标准手上指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;Dbc患侧手上指节点 和关节点到手掌中心点的欧几里得距离;〇__。是0%和Dbc的差值的绝对值;如果患者没有健 测手，则Dgb_。为零。18. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-18)测量手上各个部位到手掌中心点的欧几里得距离对患侧手进行 评估，公式如下： Dc = t*Dsb_c+ (1 -t) Dgb_c Dc是用指节点和关节点到手掌中心点的欧几里得距离方法对患侧手的评估数据;t是 Dsb_c和Dgb_c比例，变换范围如下： ^=〇, r =θ, 4 = 1， if Dsb [ ^ 0, O.CtCl,. f D" f c ?? 〇, 如果〇<t<l，则可以选择为t = 0.5。19. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-19)计算患侧手与健侧手以及标准手相对应点之间的距离来评估患 侧手，利用公式如下： Dd = h*Ds-b+ (1 _h) Dg-b Dd是用相对应手的关节三维空间点和指节三维空间点之间的距离方法对患侧手的评估 数据； Dg_b是标准手和患侧手的各个部位三维空间点之间的差距;Dg_ b是健侧手和患侧手的各 个部位三维空间点之间的差距;h是Ds_b和Dg_b比例，变换范围如下： '/?-〇, if /-)、,，〇, h = 1, if D., ,, = 0, 〇 < h < i, if h 城 如果〇<h< 1，则h-般选择为0.5。20. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(2-20)计算患侧手手功能数据，利用公式如下： D = a*Dc+(l_a)Dd D是患侧手评估数据，a是D。和Dd比例权重，可根据医生要求在0和1之间变化，一般可取 为 0.5〇21. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤（1-1)记录包含多种动作的标准手的视频；以一双健康手为标准手，做 多种动作，这些动作被视为标准动作，利用高速摄像机把这些动作记录下来。22. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤（1-2)记录包含多种动作的标准手的空间信息；以一双健康手为标准 手，做多种动作，这些动作被视为标准动作，利用测量三维空间中手运动的体感控制器把健 康手的各个部位坐标信息都记录下来。23. 根据权利要求1所述的的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法， 其特征在于:所述步骤(1-3)确定标准手的手掌心位置，规则如下： ① 如果体感控制器能够直接确定手掌心的三维空间位置，则此位置用fs。表示； ② 如果体感控制器不能直接确定手掌心的三维空间位置，则利用下面公式来确定手掌 心fs。位置：这里的fs (i)是手掌边缘上点的三维坐标;i是手掌边缘点，共有η个点。24. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(1-4)变换标准手的原点位置和三维空间坐标;原点位置变换到标准手 的手掌中心点的位置上，变换标准手的三维空间手坐标信息的坐标。25. 根据权利要求1所述的基于手各个部位在三维空间位置变化的手功能评价方法，其 特征在于:所述步骤(1-5)计算标准手各个部位到手掌心的欧几里得距离，公式如下： 1 k. fS(*)是标准手手掌上每个指节和手掌边缘点的三维坐标;fS。是标准手的手掌中心点 的三维坐标；js(*)是标准手手指上每个关节的三维坐标；i是指节和手掌边缘点；k是关节 点；11*11表示三维向量的欧几里得距离;Dsc是标准手指节点和关节点到手掌中心点的欧几 里得距离;根据测量三维空间中手姿势的体感控制器不同，获得的关节信息和指节信息有 所不同，一些情况下，只能提取关节信息或指节信息，缺失内容在公式中相应部分为0。
【文档编号】A61B5/11GK106063707SQ201610366979
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月28日 公开号201610366979.3, CN 106063707 A, CN 106063707A, CN 201610366979, CN-A-106063707, CN106063707 A, CN106063707A, CN201610366979, CN201610366979.3
【发明人】韩越兴
【申请人】上海大学