[0070] 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。
[0071] 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：
[0073] P的坐标由（d C〇s0，d sinP)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。
[0074] 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。
[0075] 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。
[0076] 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。
[0077]关节相互关系计算
[0078]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。 [0079] 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）。
[0080]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）。
[0081 ] 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。
[0082]类似地，在初始和最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。
[0083]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。
[0084]后姿态计算
[0085]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。
[0086] 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。
[0087]节点时间关系计算
[0088]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。
[0089]综合计算
[0090] 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