用于物理疗法以及复健的影像游戏的报告系统的制作方法_4

文档序号:9692114阅读:来源:国知局
终姿势之间的中间姿势可以被定义。它们的参数可以被存储 在该组存储值910中,并且可以由处理器908计算和比较。计算可取决于运动性质,在每个病 人被捕捉的图框中进行。
[0084] 对于训练的适当表现,需要从初始姿势900到最终姿势902的特定时间、中间姿势 的转换时间、以及维持最终姿势902的时间。处理器908可以计算这些时间值并将它们与该 组存储值910比较。
[0085]后姿态计算
[0086]参阅图10,其显示右摆训练监控的例子。右摆初始姿势1000的病人可以执行一个 右摆训练,这可能在同一姿势1000结束(即在这项训练中的初始和最终姿势可能是相同 的)。在这种训练中,处理器908可以进行后处理。换句话说,尽管病人运动可以通过运动识 别装置来监控904,且一系列的图框可以实时被传送到游戏控制台906,但是只有当训练的 最终姿态势定后,处理器908才可以计算病人运动的空间距离,并将其与该组存储值910比 较。在所描绘的例子中,对于右摆的适当表现,需要一个特定的初始姿势1000。初始姿势 1000要求的计算类似于初始姿势900的计算,已在前一个例子中描述(右弓步训练)。如前所 述,作为最终的姿势可能是相同于初始姿势1000,因此有相同的要求。在右摆训练中,病人 需要用他或她的右脚踝916执行圆圈状运动。假想圆可以有一个高点1002,其中右脚踝916 在Z轴上最接近运动识别装置904、一个低点1004,其中右脚踝916在Z轴上最远离运动识别 装置904、和一个侧点1006,其中右脚踝916在X轴上是最远离病人身体。这些点需要在一个 特定的时间序列:高点1002需要出现在侧点1006之前,侧点1006需要出现在低点1004之前。 高点1002和低点1006在Z轴上的距离(也称为运动高度)需要在一定范围内。侧点1006和相 对侧点之间在X轴上的距离(也称为运动宽度)需要在一定范围内。高度和宽度之间的差异 需要在一定范围内(即摆动运动是够圆的)。侧点1006和相对侧点的Z轴值被要求是相似的, 且这区段和运动宽度之间的差异需要在一定范围内。类似于侧点1006和支撑的左脚踝922 的Y轴值(即病人在训练期间右腿没有接触地板),侧点1006和高点1002的Y轴值需要有足够 的差异。对于训练的适当表现,是病人的腿需要是直的,且病人的肩膀1008和1010不能向两 侧倾斜。
[0087] 对于训练的适当表现,从初始姿势1000到最终姿势1000的时间需要一定时间。处 理器908可以计算这些时间值,并将它们与该组存储值910比较。
[0088]节点时间关系计算
[0089]参阅图11,其显示双脚跳跃训练监测的例子。在这种训练中,病人关节之间的空间 关系在训练过程中是保持相似的。换句话说,一特定关节相对于一个或多个其他关节可能 没有太多的运动。因此,在这些情况下,如果进行正确的训练,利用可靠的方法计算可以找 到一特定关节位置及相同关节位置在不同时间的空间关系,即在特定关节的当前位置和之 前位置之间找到差异。在双脚跳跃的例子,右髋和左髋(918和912)与右脚踝和左脚踝(922 和916)可以被监控,因为它们的位置在训练时有显着差异,特别是在Y轴上。如果一个令人 满意的之前的初始姿态被达成,这些关节向上的倾向可以被监测,这些关节的Y轴值和它们 的初始Y轴值之间的差异需要在一定范围内,直到超过一定的阈值才确定是跳跃。当向下的 倾向被确认,可以找到最终姿势的条件。双脚跳跃以一个在落地后立即的最终姿势结束。右 脚踝和左脚踝(922和916)的Z轴及Y轴值需要是相似的。
[0090] 综合计算
[0091] 参阅图12,其显示左腿跳跃运动监控的例子。左腿跳跃初始姿势1200的病人可以 执行左腿跳跃训练,这可能在同一姿势1200結束(即在这项訓練中的初始和最终姿势可能 是相同的)。初始(和最终)姿势1200实际上是一个左腿站姿。如前所述,当最终姿势与初始 姿势1200相同时,它们具有相同的要求。在单(右或左)腿跳跃的情况下,如果右髋和左髋 (912和918)、右膝盖和左膝盖(914和920)、和右脚踝和左脚踝(916和922)中的一个或多个 关节无法被运动识别装置904所识别,不会执行其它计算,以避免错误的姿势识别。执行跳 跃时,计算可以考虑到与前面的例子(双腿跳跃训练)类似的注意事项,换句话说,可以监控 左髋918和左脚踝922,因为它们的位置在训练过程中有显着的差异,特别是在Y轴。如果一 个令人满意的初始姿态1200被达成,这些关节向上的倾向可以被监控,这些关节的Y轴值和 它们的初始Y轴值之间的差异需要在一定范围内,直到超过一定的阈值才确定是跳跃。当向 下的倾向被确认,可以找到最终姿势的条件。
[0092]参阅图13,其显示姿势侦测方法的框图。连续接收随时间序列的图框1300。每一个 图框可以保留多个病人身体关节的三维位置(即x、Y、z坐标)。然后针对每幅被捕捉的图框, 将坐标转换为身体的四肢和/或关节之间的空间关系1302(即四肢和/或关节之间的距离 和/或由四肢和/或关节形成的向量之间的角度)。然后将空间关系与数据库910中相对应的 数据比较1304。由于空间关系可以有一个范围(也存储在数据库910中),从图框1300中提取 的空间关系可以在它们的范围内变化,且仍然被认为是描述成功的训练阶段。由于执行训 练的方式是非常重要的,运动阶段的顺序和它们之间的时间有重大的意义。因此,每一个确 定的训练阶段,可以在每一个或较少图框中检查,每一个确定的训练阶段之间的转换时间 也需要在一个范围内。如果检查范围1306产生负面的结果,病人并未正确地执行该阶段的 训练,一个非成功反馈1308可以用文本和/或图形信息的形式显示给病人。如果检查范围 1306产生正面的结果,可以执行"训练结束"的检查1310,以确定最后一个"认可"的训练阶 段是训练中的最后一个。如果是,训练可已结束,且一个成功反馈1312可以用文本和/或图 形信息的形式显示给病人。如果没有,训练可能还没有结束,尚需要额外的图框经过转换 1302以结束训练阶段的顺序。
[0093] 本系统和方法已经用右弓步、摆动、双腿跳跃、左腿跳跃训练的例子描述如上。类 似地,本方法和系统可以用类似的方式来监测各种其他的复健训练。
[0094] 对于髋关节屈曲训练,例如,本系统可以检查以下执行错误的原因:侧倾斜、支撑 膝关节弯曲、失去平衡(即手接触地板)、不适当的髋关节上提、训练持续时间短等。
[0095] 对于典型的下蹲(双腿)训练,例如,本系统可以检查以下执行错误的原因:侧倾 斜、膝盖向内转、不对称的表现、不适当的膝关节弯曲、失去平衡(即手接触地板)、训练持续 时间短等。
[0096] 对于单腿下蹲训练,例如,本系统可以检查以下执行错误的原因:侧倾斜、支撑膝 关节向内转、失去平衡(即手接触地板)、不适当的膝关节弯曲等。
[0097] 对于单腿支撑训练,例如,本系统可检查以下执行错误的原因:侧倾斜、支撑膝关 节弯曲、失去平衡(即手接触地板)、不适当的髋关节上提、训练持续时间短等。
[0098] 参阅图14,其显示系统内报告病人活动的框图。运动传感器(例如Kinect)1402可 以监测病人1400的手势,接着运动传感器1402可以计算出病人1400的深度图像。深度图像 被传送到计算机装置,例如游戏控制台1404,其可以计算并将病人1400的动作转换成预定 的手势、姿势、和训练,并显示在显示器1406的影像游戏中。需要被监督的病人1400所有的 行动(例如训练成功和/或不成功的数量、训练失败的原因、游戏阶段完成的数量等)会记录 在游戏控制台1404。数据可以通过专用的通信模块1410,于此的例子为专用的网站(也可以 是移动装置,例如笔记本电脑、平板电脑、智能手机等),周期性地(例如每日、每周等)或根 据需求发送给治疗师1408。
[0099] 所讨论的数据可以以报告的形式安排。该报告包括标头,其包括病人详细信息、指 示的治疗计划和训练、影像游戏、活动的日期和时间等,报告还可以包括每一个进行过的训 练的具体细节。对于每次训练,可以报告总练习时间、重复次数、维持时间、正确的重复百分 比和不正确的重复百分比。不正确的重复及其百分比的原因也可以报告。对于髋关节屈曲, 不正确的重复的原因可能是一边向后倾斜、支撑膝关节弯曲、失去平衡(即手接触地板)、病 人未上提髋关节、少于所需的维持时间及其它等(不正确的重复但没有分类)。对于典型的 下蹲,
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