然用户界面而无需触摸游戏控制器。
[0064]本系统和方法也适用于其他的游戏控制台，例如索尼的PlayStation，任天堂Wii 等，运动识别装置可以是这些或其他游戏控制台的标准装置。
[0065]除非特别说明，说明书中所讨论使用的词语如"处理"、"计算"、"确定"等指的是电 子计算机系统或类似的电子计算机装置的动作和/或处理，电子计算机系统或类似的电子 计算机装置操作和/或将电子计算机系统的缓存器和/或内存中以物理表示例如电子、量的 数据转换为电子计算机系统的内存、缓存器等之中其他以物理量表示的数据。
[0066] 举例来说，部分实施例可以使用计算机可读取介质或可以存储指令或一组指令的 物质来实现，如果通过计算机执行(例如，通过硬件处理器和/或其他合适的机器），可使计 算机执行本发明实施例的方法和/或操作。例如，这样的计算机可以包括任何合适的处理平 台、计算平台、计算机装置、处理装置、计算系统、处理系统、计算机、处理器、游戏控制台等， 并且可以使用任何合适的硬件和/或软件组合来实现。计算机可读取介质或物质例如可以 包括任何类型的磁盘包括软盘、光盘、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪 存、电可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，磁性或光学卡，或 任何其他类型适合存储电子指令的媒体，并能够被连接到计算机系统总线。
[0067] 指令可以包括任何类型的码，例如源代码、编译后的代码、解释代码、可执行代码、 静态代码、动态代码或相类似的，且可以使用任何合适的高阶、低阶、面向对象、可视化、编 译和/或解释型编程语言，例如(：、0++、0#、如￥ &、8431(：、？&8〇&1小(^廿&11、(：〇13〇1、汇编语言、 机器代码等。
[0068]本系统和方法可以随着参考图示有更好地理解。参阅图1，其显示用于复健治疗的 系统框图。治疗师102可以登录到专用网站104、与病人100沟通、指示治疗计划（也被称为 "处方"或"疗法计划"）、并监测病人的进展。网站104可以接收指示的计划并将其存储在专 用数据库106。治疗计划可以自动转换成一影像游戏级别。当病人100激活他或她的影像游 戏，新级别或产生新级别的指令可以下载到他或她的游戏控制台108,他或她可以玩这个新 级别。由于游戏可以是互动的，运动识别装置可以监控病人的动作以存储病人的结果和进 展，或在游戏过程中例如以得分积累的形式提供实时反馈。结果接着可以被发送到数据库 106以供存储，并可供治疗师102在网站104上查看，用于监控病人100的进展，并为病人100 接受反馈。
[0069] 参阅图2,其显示总结一特定病人的信息给治疗师的专用网站页面的例子。该页面 可显示病人简介、预约史、诊断、其他治疗师评论历史等的摘要。
[0070] 参阅图3,其显示由治疗师使用建立一特定病人的治疗计划的例子。治疗师可以输 入所需的训练、重复次数、难度级别等。由于运动识别装置的使用对于本方法是很重要的， 对市售的运动识别装置(Kinect)的工作原理及其对本方法的用处将于以下描述。
[0071] 参阅图4,其显示用于深度识别的结构化的光方法的说明。一投影仪可用于投影已 知的条纹状的光图形的场景。被投影的物体可以使光图形与其形状等效地被扭曲。安装在 与投影仪具有一已知距离的摄像机可以捕捉从物体反射出来的光，并感测在光图形中形成 的扭曲以及图像中每个像素的反射光的角度。
[0072]参阅图5,其显示用于确定像素深度的三角计算的顶部视图的二维图。该摄像机可 以距离光源(b)-已知距离之处。P是被投影物体上待计算坐标的一个点。根据正弦定理：
[0074] P的坐标由（dcosP，dsinP)而得。由于α和b是已知的且β由投影几何定义，可以解出 P的坐标。以上的计算为简单起见是用于二维，但实际的装置可以实际地计算每个像素坐标 的三维解法，藉此形成可用来识别人类运动的完整深度影像的场景。
[0075] 参阅图6,其显示人体主要部位和关节的说明。通过识别病人身体部位和关节运 动，所讨论的方法可以分析病人的姿势和响应游戏所需的行动，藉此产生直接的反馈给病 人，并存储以供治疗师未来分析。
[0076] 参阅图7,其显示影像游戏级别屏幕截图的例子。这特定级别的设计可以包括蹲 下、弓步、踢腿、摆腿等，病人可以看到一角色700实时进行他的动作。角色700可以站在移动 的车辆702上，当病人在进行蹲下时可以加速，并且当病人在进行弓步时可以减速。一些落 脚点704可以显示在车辆702平台上且可以动态地显示，以指导病人在进行蹲下、弓步、踢 腿、摆腿等时将脚放在正确的位置，右转装置706a和左转装置706b可以显示在车辆702的右 侧及左侧，当病人进行摆腿训练时形成视觉反馈。
[0077] 参阅图8,其显示影像游戏级别屏幕截图的另一个例子。这特定级别的设计可以包 括髋关节屈曲，撑脚及跳跃等，病人可以看到一个角色800实时进行他的动作。角色800可以 在具有障碍804的轨道802上前进。病人需要进行诸如髋关节屈曲、腿部跳跃等动作，以避免 障碍和/或聚集的物体。
[0078]关节相互关系计算
[0079] 参阅图9,其显示右弓步训练监控的说明。用弓步初始姿势900的病人可以做弓步 训练，其可以用弓步最终姿势结束。病人的运动可以由运动识别装置对其捕捉的每个图框， 通过三维空间（即x、y、z坐标）中若干个身体关节的位置取样来作监控。接着可以用图框率 为每秒20、30、40或更多图框将一系列的图框传送到一计算机装置，例如游戏控制台906。
[0080] 游戏控制台906可以包括一处理器908和一组存储值910,以便计算并将病人的运 动转换成区分的姿势和手势。处理器908可以将每幅捕捉的图框的三维空间（即x、y、z坐标） 中，身体关节的位置转换为身体的四肢和/或关节的空间关系（即四肢和/或关节之间的距 离，和/或由四肢和/或关节之间暂时形成的向量的角度）。计算结果接着可以与该组存储值 910进行比较，这些值可以定义对于特定训练在任何阶段的适当执行(包括训练的开始与结 束），所需的身体四肢和/或关节之间的空间关系（即四肢和/或关节之间的距离，和/或由四 肢和/或关节之间形成的向量的角度的所需范围）。
[0081] 此外，该组存储值910也可存储在不同阶段中，适当执行训练所需的空间关系之间 的过渡时间的范围值。于一描绘的例子中，对于弓步适当的执行需要一定的初始姿势900。 处理器908可以通过以下方式计算出右髋关节912、右膝盖914和右脚踝916之间的空间距离 和/或角度:右髋关节912和右膝914之间的向量可以通过减去它们的空间位置来计算。类似 地，可以计算右膝盖914和右脚踝916之间的向量。最后，这些向量之间的空间角度可以被计 算，以验证这些关节可以大致对齐一条线（即病人右腿大致是直的）。类似地，左髋关节918、 左膝盖920和左脚踝922也需要大致对齐一条线（即病人左腿大致是直的）。右脚踝916和左 脚踝922在它们之间一特定距离需要大致相同的高度。最后，右膝盖914和左膝盖920在它们 之间一特定距离需要对齐(即没有一个应该向前）。
[0082] 也需要一个最终姿势902,处理器908可以通过下列方式计算出右髋关节912和右 膝盖914之间的空间距离和/或角度:右髋关节912和右膝盖914之间的向量可以通过减去它 们的空间位置来计算，这个向量需要与地面平行，举例来说，XZ平面，其Y值等于零。类似地， 可以计算右膝盖914和右脚踝916之间的向量，这个向量需要与地面垂直。最后，这些向量之 间的空间角度可以被计算，以验证它们之间可以形成一个90° ±10°的夹角（即患者右胫骨 相对于右髋弯曲90° ±10°)。类似地，左髋关节918和左膝盖920的向量需要与地面垂直。最 后，右膝盖914和左膝盖920需要在一定的距离内（即病人的膝盖不向内或向外）。应该注意 的是，当在最终姿势902，从运动识别装置904来看，左脚踝922可能被左膝盖920和/或左髋 关节隐藏。在这种情况下，运动识别装置904可以误转或不转左脚踝922(如在地板下）的位 置。本系统可以侦测到这种情况并可以作出假设以根据左膝盖920位置修正被隐藏的左脚 踝922位置。在这种情况下，本系统的另一个选择可以是在所有的计算中不管左脚踝922。
[0083] 类似地，在初始和最