阅读说明：本技术 基于丰富场景的增强现实康复训练系统 (Augmented reality rehabilitation training system based on rich scenes ) 是由 李凌 辜嘉 张斌 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于丰富场景的增强现实康复训练系统,它涉及生物医学技术领域。其康复流程为：将患者日常生活活动训练虚拟与现实相结合,利用医院有限的场景与空间提供患者出院后回归家庭生活的治疗场景,通过虚拟和现实的场景利用视觉反馈诱发刺激瘫痪肢体运动,通过治疗师布置的针对性个性化治疗任务消除下肢异常步态,促进正常步态的产生,提高受累侧运动功能；虚拟与现实相结合,设置多个问答,同时带有语音提醒播报,训练患者的视听认知能力；将训练过程通过视频录屏方式记录下来,上传到云端进行保存。本发明将现实与虚拟相结合,大大方便了病患的康复训练,提高使用的安全性、易用性和效率,应用前景广阔。(The invention discloses an augmented reality rehabilitation training system based on rich scenes, and relates to the technical field of biomedicine. The rehabilitation process comprises the following steps: the training of daily life activities of a patient is combined with virtual and reality, a treatment scene that the patient returns to family life after being discharged is provided by using limited scenes and spaces of a hospital, the paralyzed limb is stimulated to move by using visual feedback through the virtual and real scenes, abnormal gaits of the lower limbs are eliminated through targeted personalized treatment tasks arranged by a therapist, the generation of normal gaits is promoted, and the motion function of an affected side is improved; combining virtual and reality, setting a plurality of questions and answers, simultaneously carrying out voice reminding broadcast, and training the audio-visual cognitive ability of a patient; and recording the training process in a video screen recording mode, and uploading the training process to the cloud for storage. The invention combines reality and virtual, greatly facilitates rehabilitation training of patients, improves the use safety, usability and efficiency, and has wide application prospect.)

基于丰富场景的增强现实康复训练系统

技术领域

本发明涉及的是生物医学技术领域，具体涉及基于丰富场景的增强现实康复训练系统。

背景技术

增强现实是一种利用计算机生成的辅助信息(虚拟世界)对用户所处的真实场景进行补充和丰富的计算机系统，通过生成与用户所处的现实环境中的感觉和真实世界融合为一个虚拟与真实混合并存的世界，将增强现实技术应用于康复训练中，能够使用户在一个更加真是的环境中进行康复训练，提高患者训练的积极性。

现有技术利用增强现实技术的上肢康复训练系统，通过患者手持带有标识的训练器材进行增强现实游戏的方式对患者的上肢运动功能进行康复训练。该增强现实上肢康复系统包括视频获取模块、增强现实注册跟踪模块、康复游戏算法模块、三维模型模块、实景融合模块、用户数据模块和治疗师模块。其中，视频获取模块实时获取患者康复训练的实景视频，增强现实注册跟踪模块识别实景视频中的标识并计算其参数，康复游戏算法模块提供增强现实康复训练游戏，用户数据模块保存记录患者训练数据，三维模型模块存储虚拟物体的三维模型，实景融合模块将虚拟物体和现实场景融合生成增强现实康复游戏视频信息。现有的基于增强现实的康复训练，训练场景单一，且都是基于电脑端的康复，虚拟现实技术对于特定物体的识别后展现出增强现实的虚拟小场景，需使用特定治疗室，需要占地面积较大的传感器，同时使用大量线材，使用安全性、效率低下，不利于患者在家庭或者户外进行训练，不方便患者的康复训练。

为了解决上述问题，设计一种基于丰富场景的增强现实康复训练系统尤为必要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种基于丰富场景的增强现实康复训练系统，将现实与虚拟相结合，大大方便了病患的康复训练，提高了使用的安全性、易用性和效率，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：基于丰富场景的增强现实康复训练系统，其康复流程如下：

(1)将患者日常生活活动训练虚拟与现实相结合，利用医院有限的场景与空间，提供患者出院后回归家庭生活的治疗场景；

(2)通过虚拟和现实的场景利用视觉反馈诱发刺激瘫痪(受累侧)肢体运动，通过治疗师布置的针对性个性化治疗任务消除下肢异常步态，促进正常步态的产生，提高受累侧下肢运动功能，增强耐力与平衡能力以及自信心；

(3)虚拟与现实相结合，设置多个问答，同时带有语音提醒播报，训练患者的视听认知能力；

(4)记录，将训练过程通过视频录屏方式记录下来，上传到云端进行保存。

作为优选，所述的治疗场景为卫生间场景，所述卫生间场景中患者的康复流程如下：

(1)进行患者在线康复评估；

(2)打开康复眼镜，根据患者下肢功能障碍程度，进行平衡能力、步行能力训练，训练过程虚拟场景结合现实场景，进行抓取毛巾、开关水龙头、蹲坐马桶及站立训练；

(3)进行多任务训练，如打开水龙头，同时询问患者现在几点，听到的背景音乐是什么；

(4)记录，将训练过程通过视频录屏方式记录下来，上传到云端进行保存。

本发明的有益效果：本系统将丰富的虚拟日常生活活动场景、房间及物体叠加到真实的房间或场景中，通过眼镜内置相应的治疗任务，按任务指示进行下肢康复锻炼，以更加真实的大场景提供人机交互下肢康复锻炼功能，减少了虚拟现实技术大量线材的使用，不仅拥有虚拟现实康复的优点，且在康复治疗过程中可观察到真实环境，极大的提高了使用的安全性、易用性和效率，大大方便了病患的康复训练。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本具体实施方式采用以下技术方案：基于丰富场景的增强现实康复训练系统，其康复流程如下：

(1)将患者日常生活活动训练虚拟与现实相结合，利用医院有限的场景与空间，提供患者出院后回归家庭生活的治疗场景；

(2)通过虚拟和现实的场景利用视觉反馈诱发刺激瘫痪(受累侧)肢体运动，通过治疗师布置的针对性个性化治疗任务消除下肢异常步态，促进正常步态的产生，提高受累侧下肢运动功能，增强耐力与平衡能力以及自信心；

(3)虚拟与现实相结合，设置多个问答，同时带有语音提醒播报，训练患者的视听认知能力；

(4)记录，将训练过程通过视频录屏方式记录下来，上传到云端进行保存。

本具体实施方式将各种虚拟日常生活活动场景、居家环境及生活中常见用具叠加到医院真实的房间或场景中，利用增强现实技术通过智能眼镜展现出极为丰富多变的治疗场景，并结合医生、治疗师的治疗任务进行康复锻炼，譬如当治疗场景为卫生间场景，患者的康复流程如下：

①进行患者在线康复评估；

②打开康复眼镜，根据患者下肢功能障碍程度，进行平衡能力、步行能力训练，训练过程虚拟场景结合现实场景，进行抓取毛巾、开关水龙头、蹲坐马桶及站立训练；

③进行多任务训练，如打开水龙头，同时询问患者现在几点，听到的背景音乐是什么；

④记录，将训练过程通过视频录屏方式记录下来，上传到云端进行保存。

本具体实施方式使用AR眼镜，避免了虚拟现实技术需使用特定治疗室、占地面积较大的传感器，同时基于无线投屏技术减少了虚拟现实技术大量线材的使用，该系统训练场景丰富，训练场地可以是医院、社区、家庭和户外，患者进入训练场景页面后便可行走进行康复训练，现实中行走，在虚拟的场景中会做相应的行走，将显示与虚拟相结合，更加便利，大大的方便了病患的康复训练。

本具体实施方式通过增强现实技术所提供的丰富场景及环境可以影响损伤所致神经祖细胞的分化，增加移植干细胞向损伤区域转移，患者通过该系统进行适应性训练，从早期开始训练以利出院后迅速适应居家生活环境的变化，同时适宜的环境可最大程度刺激脑功能的适应与重组，以此鼓励患者主动参与康复训练，在早期开始并反复的训练让患者重新掌握丧失的运动功能与技巧，恢复日常生活能力，该系统基于丰富场景增强现实下肢康复技术不仅拥有虚拟现实康复的优点，且在康复治疗过程中可观察到真实环境，极大的提高了使用的安全性、易用性和效率，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。