本發(fā)明屬于康復(fù)鍛煉領(lǐng)域，尤其涉及一種基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

研究表明，運動鍛煉不僅對身體形態(tài)和機能有很大作用，對人的心智發(fā)展的作用也是不可估量的。然而由于現(xiàn)代人快節(jié)奏的生活，以及受運動場所和環(huán)境的限制，甚至本身就對運動鍛煉興趣缺乏等種種因素導(dǎo)致現(xiàn)代人嚴(yán)重缺乏運動鍛煉，從而引發(fā)各種疾病，以及患有疾病以后康復(fù)鍛煉的方式或裝置不夠完善，使患者得不到很好的治療。

為解決上述技術(shù)問題，人們進行了長期的探索，例如中國專利公開了一種多模態(tài)融合手功能康復(fù)訓(xùn)練與智能評估系統(tǒng)[申請?zhí)枺篶n105963926a]，包括康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)、傳感器數(shù)據(jù)采集裝置、康復(fù)評估系統(tǒng)以及情景互動游戲系統(tǒng)，康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)用于對手指和手腕進行康復(fù)訓(xùn)練，傳感器數(shù)據(jù)采集裝置用于實時采集表面肌電信號、力信號以及姿態(tài)信號中的一種或多種信號，康復(fù)評估系統(tǒng)根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)采集裝置采集的多模態(tài)信號對患者的康復(fù)訓(xùn)練情況進行量化評估，情景互動游戲系統(tǒng)用于為患者提供游戲康復(fù)訓(xùn)練、效果評估和視覺等信息反饋。本方案針對腦卒中患者康復(fù)訓(xùn)練，可以對康復(fù)訓(xùn)練過程進行實時反饋調(diào)控、量化評估和游戲反饋，有效調(diào)動其訓(xùn)練積極性，增強康復(fù)訓(xùn)練效果。

上述技術(shù)方案雖然在一定程度上提高腦卒患者的手功能康復(fù)訓(xùn)練效果，但是其仍然存在不足，例如功能過少，且無法適用于健康人的運動鍛煉等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種能夠有針對性地對用戶進行引導(dǎo)鍛煉的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法；

本發(fā)明的另一目的是針對上述問題，提供一種基于基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)；

為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

一種基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法，包括如下步驟：

s1：接收用戶選擇和/或輸入的引導(dǎo)要求，并根據(jù)該引導(dǎo)要求提供用于引導(dǎo)用戶做相應(yīng)肢體動作的虛擬場景；

s2：獲取通過體感互動設(shè)備捕捉到的用戶肢體動作，同時控制虛擬場景根據(jù)用戶的肢體動作做出相應(yīng)的反饋；

s3：在控制虛擬場景根據(jù)用戶的肢體動作做出相應(yīng)的反饋后，重復(fù)步驟s2。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法中，在步驟s1中，根據(jù)用戶的引導(dǎo)要求，提供包括針對疾病康復(fù)的引導(dǎo)、針對肢體鍛煉的引導(dǎo)以及針對鍛煉目的的引導(dǎo)中的任意一種或多種組合的虛擬場景。

通過上述技術(shù)方案，根據(jù)用戶需求提供虛擬場景以引導(dǎo)用戶完成相應(yīng)動作達到鍛煉目的，具有操作方便，且針對性以及功能性強等優(yōu)勢。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法中，所述的針對疾病康復(fù)的引導(dǎo)包括頸椎疾病康復(fù)引導(dǎo)、偏癱疾病康復(fù)引導(dǎo)、風(fēng)濕疾病康復(fù)引導(dǎo)和中風(fēng)病人康復(fù)引導(dǎo)中的任意一種或多種的組合。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法中，所述的針對肢體鍛煉的引導(dǎo)包括腿部鍛煉引導(dǎo)、腹部鍛煉引導(dǎo)、頸椎鍛煉引導(dǎo)、大腿鍛煉引導(dǎo)、小腿鍛煉引導(dǎo)、關(guān)節(jié)鍛煉引導(dǎo)和全身鍛煉引導(dǎo)中的任意一種或多種的組合。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法中，所述的頸椎鍛煉引導(dǎo)包括以下步驟：

a、控制器針對頸椎鍛煉構(gòu)建一個需要扭動脖子的虛擬場景；

b、控制器接收通過攝像頭記錄用戶根據(jù)場景需要扭動脖子的圖像，并將圖像信息上傳至控制器；

c、控制器根據(jù)人臉識別算法識別人臉位置，并根據(jù)計算結(jié)果控制虛擬場景做出相應(yīng)的反饋；

d、在控制器控制虛擬場景做出相應(yīng)的反饋后，重復(fù)步驟b和步驟c。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法中，在步驟s2中，所述的虛擬場景為具有供用戶選擇的闖關(guān)模式和訓(xùn)練模式的游戲場景，且在一輪游戲結(jié)束后對當(dāng)前用戶表現(xiàn)做出評分，并在接收到用戶的分享請求后將評分結(jié)果分享到第三方平臺中。

一種基于所述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括分別與控制器相連接的虛擬現(xiàn)實設(shè)備和體感互動設(shè)備，所述的控制器包括用于構(gòu)建針對相應(yīng)引導(dǎo)要求以引導(dǎo)用戶做相應(yīng)動作的虛擬場景的引導(dǎo)模塊，所述的虛擬現(xiàn)實設(shè)備包括用于顯示虛擬場景的顯示模塊。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)中，所述的系統(tǒng)還包括通過無線模塊連接于控制器的客戶端模塊，且所述的客戶端模塊包括分享模塊和評分模塊。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)中，所述的體感互動設(shè)備包括用于記錄用戶頭部動作的攝像頭模塊，所述的控制器連接有用于分析臉部位置的人臉識別模塊。

在上述的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)中，所述的系統(tǒng)還包括連接于控制器用于供用戶長距離移動的萬向跑步機，所述的體感互動設(shè)備包括用于捕捉用戶肢體動作的kinect體感互動設(shè)備。

本發(fā)明基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉方法和系統(tǒng)相較于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：1、利用虛擬現(xiàn)實設(shè)備等，讓用戶沉浸在虛擬世界中，讓用戶在虛擬世界中體驗的同時不知不覺達到相應(yīng)部位的鍛煉目的；2、結(jié)合萬向跑步機使用戶可以自由移動；3、更具有針對性，提供針對不同目的、疾病以及部位的引導(dǎo)功能，滿足不同用戶的需要，具有實用性更強，適用性更廣等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實施例二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明實施例三的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

附圖標(biāo)記：控制器1；引導(dǎo)模塊11；人臉識別模塊12；虛擬現(xiàn)實設(shè)備2；顯示模塊21；體感互動設(shè)備3；攝像頭模塊31；客戶端模塊4；分享模塊41；評分模塊42；萬向跑步機5。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的優(yōu)選實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例一

如圖1所示，本實施例的基于人臉識別及動作捕捉的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)包括分別與控制器1相連接的虛擬現(xiàn)實設(shè)備2和體感互動設(shè)備3，其中虛擬現(xiàn)實設(shè)備用于顯示虛擬場景，體感互動設(shè)備用于捕捉用戶肢體動作，控制器1包括用于構(gòu)建針對相應(yīng)引導(dǎo)要求，以引導(dǎo)用戶做相應(yīng)動作的虛擬場景的引導(dǎo)模塊11，虛擬現(xiàn)實設(shè)備2包括用于顯示虛擬場景的顯示模塊21。

本實施例中的虛擬現(xiàn)實設(shè)備2可以為dk2，cv1，htcvive等具有頭部動作捕捉功能的虛擬顯示設(shè)備對用戶的頭部動作進行進一步捕捉,本實施例中的體感互動設(shè)備3采用用于捕捉用戶肢體動作的kinectv2體感互動設(shè)備。

通過上述的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)進行康復(fù)鍛煉方法，包括如下步驟：

s1：通過控制器1接收用戶選擇和/或輸入的引導(dǎo)要求，并根據(jù)該引導(dǎo)要求控制虛擬現(xiàn)實設(shè)備2提供用于引導(dǎo)用戶做有益于相應(yīng)疾病、或達到相應(yīng)鍛煉目的肢體動作的虛擬場景；

提供虛擬場景的方法具體包括：根據(jù)用戶的引導(dǎo)要求，提供包括針對疾病康復(fù)的引導(dǎo)、針對肢體鍛煉的引導(dǎo)以及針對鍛煉目的的引導(dǎo)中的任意一種或多種組合的虛擬場景。

其中，針對疾病康復(fù)的引導(dǎo)包括頸椎疾病康復(fù)引導(dǎo)、偏癱疾病康復(fù)引導(dǎo)、風(fēng)濕疾病康復(fù)引導(dǎo)和中風(fēng)病人康復(fù)引導(dǎo)中的任意一種或多種的組合；

同樣地，針對肢體鍛煉的引導(dǎo)包括腿部鍛煉引導(dǎo)、腹部鍛煉引導(dǎo)、頸椎鍛煉引導(dǎo)、大腿鍛煉引導(dǎo)、小腿鍛煉引導(dǎo)、關(guān)節(jié)鍛煉引導(dǎo)和全身鍛煉引導(dǎo)中的任意一種或多種的組合；

同樣地，針對鍛煉目的的引導(dǎo)包括腹部瘦身目的引導(dǎo)、臀部瘦身目的引導(dǎo)、大腿瘦身目的引導(dǎo)、全身平衡鍛煉目的引導(dǎo)等。

s2：控制器1獲取通過體感互動設(shè)備3捕捉用戶肢體動作，同時控制虛擬場景根據(jù)用戶的肢體動作做出相應(yīng)的反饋，控制虛擬場景根據(jù)用戶的肢體動作做出相應(yīng)的反饋具體指：當(dāng)體感互動設(shè)備3感應(yīng)到用戶跟隨引導(dǎo)完成一個動作后，控制器1便控制虛擬場景進入下一個引導(dǎo)動作同時告知用戶在上一個動作中的完成情況以及在下一個動作中需要注意的地方等反饋信息。

進一步地，在控制虛擬場景根據(jù)用戶的肢體動作做出相應(yīng)的反饋后，重復(fù)步驟s2，以使用戶持續(xù)不斷地與場景不停地互動。

本實施例基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬場景引導(dǎo)用戶進行肢體活動，利用動作捕捉技術(shù)捕捉用戶肢體動作來與虛擬場景交互，以達到普通鍛煉和康復(fù)鍛煉的目的。

實施例二

如圖2所示，本實施例與實施例一類似，不同之處在于，本實施例的系統(tǒng)還包括通過無線模塊連接于控制器1的客戶端模塊4，且客戶端模塊4包括分享模塊41和評分模塊42。本實施例的控制器1和客戶端模塊4均內(nèi)嵌于手機等終端，通過手機等終端完成動作引導(dǎo)，此時，虛擬現(xiàn)實設(shè)備2可以為頭戴式手機用vr以與手機內(nèi)的控制器1進行連接，或者，虛擬現(xiàn)實設(shè)備2通過終端的顯示屏顯示虛擬場景，本系統(tǒng)的體感互動設(shè)備3可以為終端本身具有的攝像頭模塊，進一步地，體感互動設(shè)備3包括用于記錄用戶頭部動作的攝像頭模塊31。

優(yōu)選地，為了更好地識別人臉部位置，控制器1連接有用于分析臉部位置的人臉識別模塊12。

本實施例的康復(fù)鍛煉系統(tǒng)的虛擬場景為具有供用戶選擇的闖關(guān)模式和訓(xùn)練模式的游戲場景，且在一輪游戲結(jié)束后通過評分模塊對當(dāng)前用戶表現(xiàn)做出評分，并在接收到用戶的分享請求后通過分享模塊將評分結(jié)果分享到第三方平臺中。

例如，本實施例的系統(tǒng)可用于頸椎鍛煉引導(dǎo)，其具體包括以下步驟：

a、用戶通過客戶端模塊輸入相關(guān)的引導(dǎo)要求等參數(shù)，通過客戶端模塊將引導(dǎo)要求等參數(shù)發(fā)送給控制模塊，控制器1針對頸椎鍛煉控制虛擬現(xiàn)實設(shè)備2構(gòu)建一個需要扭動脖子的虛擬場景，即在終端屏幕上顯示需要扭動脖子的游戲場景，例如用戶通過晃動頭部去控制游戲場景中的小狗的頭部去吃掉落下來的食物，并且躲避掉落的盤子以達到活動用戶脖子的目的；

b、開始游戲后，控制器1接收通過攝像頭記錄用戶根據(jù)場景需要扭動脖子的圖像，并將圖像信息上傳至控制器1；

c、控制器1根據(jù)人臉識別算法識別人臉位置，并根據(jù)計算結(jié)果控制虛擬場景做出相應(yīng)的反饋；

進一步地，在控制器1控制虛擬場景做出相應(yīng)的反饋后，重復(fù)步驟b和步驟c，以使用戶與系統(tǒng)持續(xù)進行互動。

游戲結(jié)束后，系統(tǒng)根據(jù)用戶表現(xiàn)進行評分，用戶可以將評分分享到社交軟件中，例如微信朋友圈、微博等。

除此之外，用戶的評分被記錄在系統(tǒng)的服務(wù)器內(nèi)，客戶端模塊中還可以包括排行榜，用戶通過選擇排行榜進入排行榜界面，客戶端模塊展示分?jǐn)?shù)前十名的用戶的數(shù)據(jù)，以及當(dāng)前用戶的歷史最佳分?jǐn)?shù)和排名等，

本實施例將康復(fù)鍛煉系統(tǒng)可通過手機等終端實現(xiàn)功能，具有普及面廣，成本低等優(yōu)點。

實施例三

如圖3所示，本實施例與實施例一或?qū)嵤├愃?，不同之處在于，本實施例的系統(tǒng)還包括有連接于控制器1用于供用戶長距離移動的萬向跑步機5。

用戶的鍛煉動作在萬向跑步機5上進行，萬向跑步機5將用戶在真實世界中的行走、跑步等動作，變成虛擬空間里的相應(yīng)運動。

本實施例通過結(jié)合萬向跑步機5使用戶可進行各種運動，適用范圍更加廣泛。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了控制器1；引導(dǎo)模塊11；人臉識別模塊12；虛擬現(xiàn)實設(shè)備2；顯示模塊21；體感互動設(shè)備3；攝像頭模塊31；客戶端模塊4；分享模塊41；評分模塊42；萬向跑步機5等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。