本發(fā)明涉及一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置及方法。應(yīng)用在手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)中自動(dòng)檢測(cè)患側(cè)手和健側(cè)手，以及患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手之間的區(qū)別程度，從而完成對(duì)患側(cè)手的評(píng)價(jià)。此發(fā)明能夠?qū)κ止δ芑貜?fù)狀況實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、系統(tǒng)化和規(guī)范化，幫助醫(yī)生客觀的評(píng)價(jià)患者手部位的康復(fù)情況，做出正確判斷，提出有效治療方案，使患者早日康復(fù)。

技術(shù)背景

手功能評(píng)價(jià)是指患者的患側(cè)手在康復(fù)過(guò)程中，通過(guò)與健側(cè)手或標(biāo)準(zhǔn)手進(jìn)行比較，從而得出患側(cè)手的傷殘程度和康復(fù)程度。這在手功能恢復(fù)的過(guò)程中起著評(píng)價(jià)、對(duì)比、觀察療效的作用,可以指導(dǎo)醫(yī)生隨時(shí)調(diào)整治療方案；并通過(guò)傷殘程度的數(shù)據(jù)標(biāo)示為社會(huì)有關(guān)部門提供手功能的判斷標(biāo)準(zhǔn)。手功能評(píng)價(jià)必須嚴(yán)格按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)方法實(shí)施，以保障評(píng)價(jià)的效度和信度。目前主要評(píng)價(jià)方法主要還是按照1975年美國(guó)手外科推薦的tam系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，用關(guān)節(jié)總體活動(dòng)度測(cè)定法評(píng)定曲伸肌腱療效，即遠(yuǎn)位指間關(guān)節(jié)主動(dòng)屈曲度之和作為該指總的活動(dòng)度(tam)。標(biāo)準(zhǔn)為：優(yōu)(活動(dòng)范圍正常)、良(大于健測(cè)的75％)、可(大于健測(cè)的50％)、差(小于健測(cè)的50％)。在評(píng)價(jià)過(guò)程中需要專業(yè)醫(yī)生進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)，由于測(cè)定者的個(gè)人差異已經(jīng)判斷標(biāo)準(zhǔn)的范圍較大，110％-75％-50％-0％這些范圍直接的變化無(wú)法細(xì)致區(qū)別，對(duì)于訓(xùn)練過(guò)程中的細(xì)致變化無(wú)法反應(yīng)，而造成康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中無(wú)法及時(shí)進(jìn)行訓(xùn)練程序的調(diào)整，嚴(yán)重影響訓(xùn)練效果，而且，現(xiàn)行的評(píng)價(jià)方法存在著非常大的主觀性和不可靠性。

為了建立客觀的精確的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，本專利利用測(cè)量三維空間中手勢(shì)識(shí)別的體感控制器，例如：leapmotion，nimblesense等來(lái)獲得手各個(gè)部位(例如指節(jié)和關(guān)節(jié))的空間位置信息，從而完成三維空間中患側(cè)手和健側(cè)手以及患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的精確對(duì)比，從而解決手部運(yùn)動(dòng)評(píng)定過(guò)程中人為測(cè)量的誤差和判斷精確的問(wèn)題，使一般非專業(yè)醫(yī)生也可以簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地對(duì)手功能進(jìn)行評(píng)定。同時(shí)，本專利設(shè)計(jì)了一個(gè)手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)平臺(tái)，包含了計(jì)算機(jī)、測(cè)量三維空間中手運(yùn)動(dòng)的體感控制器、高速攝像機(jī)，并把它們整合為一個(gè)完整的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)手功能評(píng)價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的不足，提出一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置及方法，能夠自動(dòng)檢測(cè)和描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中患側(cè)手和健側(cè)手以及患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的區(qū)別程度，從而幫助醫(yī)生客觀的評(píng)價(jià)患者手部位的康復(fù)情況，并做出正確判斷，從而提出有效治療方案。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：目前的手功能評(píng)價(jià)方法仍然是醫(yī)生根據(jù)健側(cè)手和患側(cè)手的區(qū)別來(lái)進(jìn)行主觀上的判斷，本發(fā)明可以克服由于醫(yī)生的主觀判斷而造成的錯(cuò)誤；如果僅僅對(duì)二維視頻圖像進(jìn)行分析來(lái)評(píng)價(jià)患側(cè)手，會(huì)因?yàn)槎S圖像缺乏三維信息而造成區(qū)分程度的精度下降，本發(fā)明可以根據(jù)患側(cè)手上的每個(gè)關(guān)節(jié)和指節(jié)的三維空間位置，來(lái)匹配健側(cè)手或者標(biāo)準(zhǔn)手的相應(yīng)位置，從而能夠自動(dòng)給出患側(cè)手的變化數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)在這個(gè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以客觀的給出患側(cè)手病患級(jí)別。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括左右兩個(gè)相同的暗箱，暗箱內(nèi)部顏色和手的顏色有顯著的區(qū)分；每個(gè)暗箱分為上下兩個(gè)部分，用一個(gè)不影響體感控制器工作的隔板分開；每個(gè)暗箱的頂部各安裝一個(gè)攝像設(shè)備；每個(gè)暗箱的內(nèi)部各安裝數(shù)個(gè)面光源；每個(gè)暗箱的一個(gè)側(cè)面在緊靠中部網(wǎng)格上邊有一個(gè)手伸入的出入口；每個(gè)出入口外側(cè)安置一片遮光布，顏色和暗箱內(nèi)部顏色一致，在遮光布的中間出入口處安裝一個(gè)松緊帶；在每個(gè)暗箱的底部各安置一個(gè)體感控制器。

一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括一個(gè)暗箱，暗箱內(nèi)部顏色和手的顏色有顯著的區(qū)分；暗箱分為上下兩個(gè)部分，用一個(gè)不影響體感控制器工作的隔板分開；上面部分用一個(gè)不透光的隔板從中間分開，分為左右兩個(gè)小暗箱；中間不透光的隔板顏色和暗箱內(nèi)部顏色一致；每個(gè)小暗箱的頂部各安裝一個(gè)攝像設(shè)備；每個(gè)小暗箱及下部暗箱的內(nèi)部各安裝數(shù)個(gè)面光源；每個(gè)小暗箱的一個(gè)側(cè)面在緊靠中部網(wǎng)格上邊有一個(gè)手伸入的出入口；每個(gè)出入口外側(cè)安置一片遮光布，顏色和暗箱內(nèi)部顏色一致，在遮光布的中間出入口處安裝一個(gè)松緊帶；在暗箱的底部安置一個(gè)體感控制器。

一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)方法，采用上述的裝置進(jìn)行操作，其特征在于操作步驟如下：

1.預(yù)備工作：

1-.記錄包含多種動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)手的視頻：

以一雙健康手為標(biāo)準(zhǔn)手，做多種動(dòng)作，這些動(dòng)作被視為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，利用高速攝像機(jī)把這些動(dòng)作記錄下來(lái)。

1-.記錄包含多種動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)手的空間信息：

以一雙健康手為標(biāo)準(zhǔn)手，做多種動(dòng)作，這些動(dòng)作被視為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，利用測(cè)量三維空間中手運(yùn)動(dòng)的體感控制器把健康手的各個(gè)部位坐標(biāo)信息都記錄下來(lái)，fs(i)表示手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)，根據(jù)體感控制器的不同，獲得的個(gè)數(shù)可能不同，js(k)表示手上關(guān)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，k是關(guān)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)體感控制器的不同，獲得的個(gè)數(shù)可能不同。

1-.確定標(biāo)準(zhǔn)手的手掌心位置：

①如果體感控制器能夠直接確定手掌心的三維空間位置，則此位置用fsc表示；

②如果體感控制器不能直接確定手掌心的三維空間位置，則利用下面公式來(lái)確定手掌心fsc位置：

這里的fs(i)是手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)。

1-.變換標(biāo)準(zhǔn)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)：

原點(diǎn)位置變換到標(biāo)準(zhǔn)手的手掌中心點(diǎn)的位置上，變換標(biāo)準(zhǔn)手的三維空間手坐標(biāo)信息的坐標(biāo)；仍然用fs(i)表示變換后手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；js(k)表示變換后手關(guān)節(jié)的坐標(biāo)，k是關(guān)節(jié)點(diǎn)。

1-.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)手各個(gè)部位到手掌心的歐幾里得距離：

計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)手指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離，公式如下：

fs(*)是標(biāo)準(zhǔn)手指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；fsc是標(biāo)準(zhǔn)手手掌中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；js(*)是標(biāo)準(zhǔn)手上每個(gè)關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的歐幾里得距離；dsc是標(biāo)準(zhǔn)手指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；根據(jù)測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0。

2.工作流程(見圖4)：

2-.啟動(dòng)手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)：

在使用過(guò)程中，攝像設(shè)備和手姿勢(shì)體感控制器同時(shí)或分別工作，獲取患者的左右手形狀信息；系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中，首先打開暗箱頂部光源的電源，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，最后啟動(dòng)攝像設(shè)備和體感控制器。

2-.患者把手放入手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)中：

如果患者有一只手是健康手，按照醫(yī)生的要求，患者把患側(cè)手和健側(cè)手同時(shí)放入手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)中；如果患者沒有健康手，則把患側(cè)手單只放入手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)中。

2-.獲取手的實(shí)時(shí)視頻信息：

如果患者有一只手是健康手，通過(guò)安裝在手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)備頂部的攝像頭來(lái)獲得兩只手的實(shí)時(shí)視頻：患側(cè)手的視頻專供醫(yī)生使用，健側(cè)手的視頻同時(shí)要作三個(gè)備份，一個(gè)提供給醫(yī)生，一個(gè)提供給病人，最后一個(gè)作鏡像映射后，也提供給病人；醫(yī)生可以觀察患者患側(cè)手和健側(cè)手的視頻信息；通過(guò)健康手鏡面映射后的圖像信息給予病人大腦刺激，提高病人患側(cè)手的治療效果；

如果患者沒有健康手，用標(biāo)準(zhǔn)手視頻代替健康手視頻，標(biāo)準(zhǔn)手視頻同時(shí)要作三個(gè)備份，一個(gè)提供給醫(yī)生，一個(gè)提供給病人，最后一個(gè)作鏡像映射后，也提供給病人；醫(yī)生可以觀察患者患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的視頻信息；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)手鏡面映射后的圖像信息給予病人大腦刺激，提高病人患側(cè)手的治療效果。

2-.獲取手的三維空間位置信息：

如果患者有一只手是健康手，利用測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器，獲得兩只手的各個(gè)關(guān)節(jié)和指節(jié)在三維空間中的位置坐標(biāo)信息，同時(shí)，通過(guò)體感控制器可以獲得兩手的三維結(jié)構(gòu)視頻：患側(cè)手的三維結(jié)構(gòu)圖視頻專供醫(yī)生使用，健側(cè)手的三維結(jié)構(gòu)圖視頻同時(shí)要作三個(gè)備份，一個(gè)提供給醫(yī)生，一個(gè)提供給病人，最后一個(gè)作左右鏡像映射后，按照需求也可以提供給病人；醫(yī)生可以觀察患者的患側(cè)手和健側(cè)手的三維視頻，病人能夠觀察健側(cè)手和健側(cè)手的鏡面映射后的視頻，給予病人大腦刺激，提高病人患側(cè)手的治療效果；

fg(i)表示健側(cè)手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)，根據(jù)設(shè)備的不同，獲得的個(gè)數(shù)可能不同，jg(k)表示手上關(guān)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，k是關(guān)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)設(shè)備的不同，獲得的個(gè)數(shù)可能不同；

fb(i)表示患側(cè)手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)，根據(jù)設(shè)備的不同，獲得的個(gè)數(shù)可能不同，jb(k)表示手上關(guān)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，k是關(guān)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)設(shè)備的不同，獲得的個(gè)數(shù)可能不同；

如果患者沒有健康手，用標(biāo)準(zhǔn)手在三維空間中的位置坐標(biāo)信息代替健康手的位置坐標(biāo)信息，標(biāo)準(zhǔn)手位置坐標(biāo)信息同時(shí)要作三個(gè)備份，一個(gè)提供給醫(yī)生，一個(gè)提供給病人，最后一個(gè)作鏡像映射后(或相對(duì)的另一只標(biāo)準(zhǔn)手)，也提供給病人；醫(yī)生可以觀察患者患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的三維空間中的位置坐標(biāo)信息；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)手鏡面映射后的位置坐標(biāo)信息給予病人大腦刺激，提高病人患側(cè)手的治療效果。

2-.確定患側(cè)手手掌心的位置：

①如果體感控制器能夠直接確定手掌心的三維空間位置，則此位置用fbc表示；

②如果體感控制器不能直接確定手掌心的三維空間位置，則利用下面公式來(lái)確定手掌心fbc位置：

這里的fb(i)是手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)。

2-.變換患側(cè)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)：

原點(diǎn)位置變換到患側(cè)手的手掌中心點(diǎn)的位置上，變換患側(cè)手的三維空間手坐標(biāo)信息的坐標(biāo)；仍然用fb(i)表示變換后手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；jb(k)表示變換后手關(guān)節(jié)的坐標(biāo)，k是關(guān)節(jié)點(diǎn)。

2-.單位化患側(cè)手的三維信息：

如果測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不能根據(jù)手的大小來(lái)測(cè)量手的部位坐標(biāo)信息，即所有尺寸的手在利用此體感控制器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，表現(xiàn)出相同大小尺寸，則患側(cè)手的手掌邊緣上點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)不發(fā)生變化；反之，需要把患側(cè)手在三維空間中的坐標(biāo)進(jìn)行單位化：

①確定患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的單位化比例sb：

這里的fb(i)和fs(i)分別是患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)；fbc和fsc分別患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的手掌中心點(diǎn)坐標(biāo)；

②從患側(cè)手的手掌中心開始，從里向外依照順序來(lái)，按照單位化比例sb來(lái)伸縮手部的所有點(diǎn)坐標(biāo)，單位化后的患側(cè)手的三維點(diǎn)坐標(biāo)仍然用fb(i)表示健側(cè)手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)。

2-.根據(jù)患側(cè)手來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)手：

選擇一只標(biāo)準(zhǔn)手，使得標(biāo)準(zhǔn)手上的信息數(shù)據(jù)和患側(cè)手的信息數(shù)據(jù)左右一致，即，如果患側(cè)手是左手，則選擇標(biāo)準(zhǔn)手的左手；如果患側(cè)手是右手，則選擇標(biāo)準(zhǔn)手的右手。

2-.計(jì)算患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手之間的歐幾里得距離：

公式如下：

是fs(*)標(biāo)準(zhǔn)手上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的三維坐標(biāo)；fb(*)是患側(cè)手上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的三維坐標(biāo)；js(*)標(biāo)準(zhǔn)手關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jb(*)是患側(cè)手關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的長(zhǎng)度，采用歐幾里得距離；ds_b是標(biāo)準(zhǔn)手和患側(cè)手的三維空間點(diǎn)的差距；根據(jù)三維空間手信息提取的設(shè)備不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0；如果不需要標(biāo)準(zhǔn)手的比較，ds_b設(shè)為0。

2-.計(jì)算患側(cè)手各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離：

公式如下：

fb(*)是患側(cè)手指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；fbc是患側(cè)手手掌中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jb(*)是患側(cè)手上每個(gè)關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；

||*||表示三維向量的歐幾里得距離；dbc是患側(cè)手指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；根據(jù)測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0。

2-.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距：

公式如下：

dsb_c＝|dsc-dbc|(7)

dsc標(biāo)準(zhǔn)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dbc患側(cè)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dsb_c是dsc和dbc的差值的絕對(duì)值；在醫(yī)療過(guò)程中，如果不考慮患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的比較，dsb_c設(shè)為零。

2-.確定健側(cè)手手掌心的位置：

如果患者有一只手是健康手，則確定健側(cè)手的手掌心的位置：

①如果體感控制器能夠直接確定手掌心的三維空間位置，則此位置用fgc表示；

②如果體感控制器不能直接確定手掌心的三維空間位置，則利用下面公式來(lái)確定手掌心fgc位置：

這里的fg(i)是手掌邊緣上點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，i是手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)。

2-.變換健側(cè)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)：

如果患者有一只手是健康手，原點(diǎn)位置變換到健側(cè)手的手掌中心點(diǎn)的位置上，變換健側(cè)手的三維空間坐標(biāo)；

仍然用fg(i)表示變換后手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；jg(k)表示變換后手關(guān)節(jié)的坐標(biāo)信息，k是關(guān)節(jié)點(diǎn)。

2-.單位化健側(cè)手的三維信息：

如果患者有一只手是健康手，單位化健側(cè)手的三維信息；

如果測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不能根據(jù)手的大小來(lái)測(cè)量手的部位坐標(biāo)信息，即所有尺寸的手在利用此體感控制器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，表現(xiàn)出相同大小尺寸，則健側(cè)手的手掌邊緣上點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)不發(fā)生變化；反之，需要把健側(cè)手在三維空間中的坐標(biāo)進(jìn)行單位化：

①確定健側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的單位化比例sg：

這里的fg(i)和fs(i)分別是健側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)，共有n個(gè)點(diǎn)；i是手掌邊緣點(diǎn)；fgc和fsc分別兩只手的手掌中心點(diǎn)坐標(biāo)；

②從健側(cè)手的手掌中心開始，從里向外依照順序來(lái)，按照單位化比例sg來(lái)伸縮手部的所有點(diǎn)坐標(biāo)，單位化后的健側(cè)手的三維點(diǎn)坐標(biāo)仍然用fg(i)表示健側(cè)手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)。

2-.計(jì)算患側(cè)手和健側(cè)手之間的歐幾里得距離：

如果患者有一只手是健康手，計(jì)算健側(cè)手和患側(cè)手的相對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的歐幾里得距離，公式如下：

fg(*)是健側(cè)手手掌上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；fb(*)是患側(cè)手上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；jg(*)是健側(cè)手上關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jb(*)是患側(cè)手上關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的長(zhǎng)度，采用歐幾里得距離；dg_b是健側(cè)手和患側(cè)手的三維空間點(diǎn)的差距；根據(jù)三維空間手信息提取的設(shè)備不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0；如果患者沒有健側(cè)手，則dg_b為0。

2-.計(jì)算健側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離：

如果患者有一只手是健側(cè)手，計(jì)算健側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離，公式如下：

fg(*)是健側(cè)手指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；fc是健側(cè)手手掌中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jg(*)是健側(cè)手關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的歐幾里得距離；dgc是健側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；根據(jù)三維空間手信息提取的設(shè)備不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，有些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0。

2-.計(jì)算健測(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距：

如果患者有一只手是健側(cè)手，計(jì)算健測(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距，公式如下：

dgb_c＝|dgc-dbc|(12)

其中，dgc標(biāo)準(zhǔn)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dbc患側(cè)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dgb_c是dgc和dbc的差值的絕對(duì)值；如果患者沒有健測(cè)手，則dgb_c為零。

2-18.測(cè)量手各個(gè)部分到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離對(duì)患側(cè)手進(jìn)行評(píng)估：

公式如下：

dc＝t*dsb_c+(1-t)dgb_c(13)

dc是用指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離方法對(duì)患側(cè)手的評(píng)估數(shù)據(jù)；t是dsb_c和dgb_c比例，變換范圍如下：

如果0＜t＜1，則可選擇為t＝0.5。

2-19.計(jì)算患側(cè)手與健側(cè)手以及標(biāo)準(zhǔn)手相對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離來(lái)評(píng)估患側(cè)手：

公式如下：

dd＝h*ds_b+(1-h)dg_b(15)

dd是用相對(duì)應(yīng)手的關(guān)節(jié)三維空間點(diǎn)和指節(jié)三維空間點(diǎn)之間的距離方法對(duì)患側(cè)手的評(píng)估數(shù)據(jù)；dg_b是標(biāo)準(zhǔn)手和患側(cè)手的各個(gè)部位三維空間點(diǎn)之間的差距；dg_b是健側(cè)手和患側(cè)手的各個(gè)部位三維空間點(diǎn)之間的差距；h是ds_b和dg_b比例，變換范圍如下：

如果0＜h＜1，則h可選擇為0.5。

2-20.計(jì)算患側(cè)手的手功能評(píng)估數(shù)據(jù)：

公式如下：

d＝α*dc+(1-α)dd(17)

d是患側(cè)手評(píng)估數(shù)據(jù)，α是dc和dd比例權(quán)重，可根據(jù)醫(yī)生要求在0和1之間變化，可取為0.5。

2-21.輸出患側(cè)手手功能評(píng)估數(shù)據(jù)，完成患側(cè)手的評(píng)估：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著技術(shù)進(jìn)步：

①突破了二維視頻圖像的局限性，利用三維空間數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確描述手各個(gè)部位的變化程度；

②降低了普通攝像機(jī)拍攝手圖像的復(fù)雜程度，利用測(cè)量三維空間中手勢(shì)識(shí)別的體感控制器可以消除環(huán)境噪音和燈光等的影響，縮短了計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)間。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明中一種類型的手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖：

一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括左右兩個(gè)相同的暗箱(1，2)，暗箱(1，2)內(nèi)部顏色和手的顏色有顯著的區(qū)分；每個(gè)暗箱(1，2)分為上下兩個(gè)部分，用一個(gè)不影響體感控制器(5)工作的隔板(7)分開；每個(gè)暗箱(1，2)的頂部各安裝一個(gè)攝像設(shè)備(3)；每個(gè)暗箱(1，2)的內(nèi)部各安裝數(shù)個(gè)面光源(8)；每個(gè)暗箱(1，2)的一個(gè)側(cè)面在緊靠中部網(wǎng)格(7)上邊有一個(gè)手伸入的出入口(6)；每個(gè)出入口(6)外側(cè)安置一片遮光布(4)，顏色和暗箱內(nèi)部顏色一致，在遮光布(4)的中間出入口處安裝一個(gè)松緊帶；在每個(gè)暗箱(1，2)的底部各安置一個(gè)體感控制器(5)。

圖2是本發(fā)明中另一種類型的手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖：

一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括一個(gè)暗箱(1＇)，暗箱(1＇)內(nèi)部顏色和手的顏色有顯著的區(qū)分；暗箱(1＇)分為上下兩個(gè)部分，用一個(gè)不影響體感控制器(5＇)工作的隔板(7＇)分開；上面部分用一個(gè)不透光的隔板(9＇)從中間分開，分為左右兩個(gè)小暗箱；中間不透光的隔板(9＇)顏色和暗箱(1＇)內(nèi)部顏色一致；每個(gè)小暗箱的頂部各安裝一個(gè)攝像設(shè)備(3＇)；每個(gè)小暗箱及下部暗箱的內(nèi)部各安裝數(shù)個(gè)面光源(8＇)；每個(gè)小暗箱的一個(gè)側(cè)面在緊靠中部網(wǎng)格(7＇)上邊有一個(gè)手伸入的出入口(6＇)；每個(gè)出入口(6＇)外側(cè)安置一片遮光布(4＇)，顏色和暗箱內(nèi)部顏色一致，在遮光布(4＇)的中間出入口處安裝一個(gè)松緊帶；在暗箱的底部安置一個(gè)體感控制器(5＇)。

圖3是本發(fā)明需要解決技術(shù)問(wèn)題中的預(yù)備工作,即標(biāo)準(zhǔn)手的數(shù)據(jù)提取的算法流程。

圖4是本發(fā)明手功能評(píng)價(jià)過(guò)程中的工作流程。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下：

實(shí)施例一：

參見圖1，本發(fā)明基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括：

一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括左右兩個(gè)相同的暗箱(1，2)，暗箱(1，2)內(nèi)部顏色和手的顏色有顯著的區(qū)分；每個(gè)暗箱(1，2)分為上下兩個(gè)部分，用一個(gè)不影響體感控制器(5)工作的隔板(7)分開；每個(gè)暗箱(1，2)的頂部各安裝一個(gè)攝像設(shè)備(3)；每個(gè)暗箱(1，2)的內(nèi)部各安裝數(shù)個(gè)面光源(8)；每個(gè)暗箱(1，2)的一個(gè)側(cè)面在緊靠中部網(wǎng)格(7)上邊有一個(gè)手伸入的出入口(6)；每個(gè)出入口(6)外側(cè)安置一片遮光布(4)，顏色和暗箱內(nèi)部顏色一致，在遮光布(4)的中間出入口處安裝一個(gè)松緊帶；在每個(gè)暗箱(1，2)的底部各安置一個(gè)體感控制器(5)。

實(shí)施例二：

參見圖2，本發(fā)明基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括：

一種基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)裝置，包括一個(gè)暗箱(1＇)，暗箱(1＇)內(nèi)部顏色和手的顏色有顯著的區(qū)分；暗箱(1＇)分為上下兩個(gè)部分，用一個(gè)不影響體感控制器(5＇)工作的隔板(7＇)分開；上面部分用一個(gè)不透光的隔板(9＇)從中間分開，分為左右兩個(gè)小暗箱；中間不透光的隔板(9＇)顏色和暗箱(1＇)內(nèi)部顏色一致；每個(gè)小暗箱的頂部各安裝一個(gè)攝像設(shè)備(3＇)；每個(gè)小暗箱及下部暗箱的內(nèi)部各安裝數(shù)個(gè)面光源(8＇)；每個(gè)小暗箱的一個(gè)側(cè)面在緊靠中部網(wǎng)格(7＇)上邊有一個(gè)手伸入的出入口(6＇)；每個(gè)出入口(6＇)外側(cè)安置一片遮光布(4＇)，顏色和暗箱內(nèi)部顏色一致，在遮光布(4＇)的中間出入口處安裝一個(gè)松緊帶；在暗箱的底部安置一個(gè)體感控制器(5＇)。

實(shí)施例三：

參見圖1、圖2和圖4，本發(fā)明基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)方法，應(yīng)用圖1和圖2所述裝置進(jìn)行操作，利用攝像設(shè)備和手姿勢(shì)的體感控制器獲得手在三維空間中的各種信息，并根據(jù)這些信息來(lái)完成手功能評(píng)價(jià)，其特征在于操作步驟如下：

1.啟動(dòng)手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)；

2.把手放入手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)中；

3.獲取手的實(shí)時(shí)視頻信息；

4.獲取手的三維空間位置信息；

5.確定患側(cè)手手掌心的位置；

6.變換患側(cè)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)；

7.單位化患側(cè)手的三維信息；

8.根據(jù)患側(cè)手來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)手；

9.計(jì)算患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手之間的歐幾里得距離；

10.計(jì)算患側(cè)手各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；

11.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距；

12.如果患者有健康手，確定健側(cè)手手掌心的位置；

13.如果患者有健康手，變換健側(cè)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)；

14.如果患者有健康手，單位化健側(cè)手的三維信息；

15.如果患者有健康手，計(jì)算患側(cè)手和健側(cè)手之間的歐幾里得距離；

16.如果患者有健康手，計(jì)算健側(cè)手各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；

17.如果患者有健康手，計(jì)算健側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距；

18.測(cè)量手各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離對(duì)患側(cè)手進(jìn)行評(píng)估；

19.計(jì)算患側(cè)手與健側(cè)手以及標(biāo)準(zhǔn)手相對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離來(lái)評(píng)估患側(cè)手；

20.計(jì)算患側(cè)手的手功能評(píng)估數(shù)據(jù)；

21.輸出患側(cè)手手功能評(píng)估數(shù)據(jù)，完成患側(cè)手的評(píng)估。

實(shí)施例四：

本實(shí)施例與實(shí)施例三基本相同，特別之處如下：

實(shí)施例三中所述步驟1啟動(dòng)手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)。盒子頂部布置一個(gè)面光源用來(lái)消除陰影，降低陰影帶來(lái)的識(shí)別難度，提高手的形狀提取的準(zhǔn)確度；在使用過(guò)程中，攝像設(shè)備和手姿勢(shì)體感控制器可以同時(shí)，也可以分別工作，獲取患者的左右手形狀信息；啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，首先打開盒子頂部光源的電源，再利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)攝像設(shè)備和體感控制器。

實(shí)施例三中所述步驟2把手放入手功能評(píng)價(jià)系統(tǒng)。如果患者有一只健康手和一只殘疾手，則把雙手放入系統(tǒng)平臺(tái)中；如果沒有健康手，則只放入殘疾手。

實(shí)施例三中所述步驟3獲取手的實(shí)時(shí)視頻信息?；紓?cè)手的視頻專供醫(yī)生使用；健側(cè)手或者標(biāo)準(zhǔn)手的視頻同時(shí)要作三個(gè)備份，一個(gè)提供給醫(yī)生，一個(gè)提供給病人，最后一個(gè)作鏡像映射后，也提供給病人。

實(shí)施例三中所述步驟4獲取手的三維空間位置信息?；紓?cè)手的三維結(jié)構(gòu)圖視頻專供醫(yī)生使用；健側(cè)手或者標(biāo)準(zhǔn)手的三維結(jié)構(gòu)圖視頻同時(shí)要作三個(gè)備份，一個(gè)提供給醫(yī)生，一個(gè)提供給病人，最后一個(gè)作左右鏡像映射后，按照需求也可以提供給病人。

實(shí)施例三中所述步驟5確定患側(cè)手手掌心的位置。規(guī)則如下：

①如果體感控制器能夠直接確定手掌心的三維空間位置，則此位置用fbc表示；

②如果體感控制器不能直接確定手掌心的三維空間位置，則利用下面公式來(lái)確定手掌心fbc位置：

這里的fb(i)是手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)。

實(shí)施例三中所述步驟6變換患側(cè)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)。原點(diǎn)位置變換到患側(cè)手的手掌中心點(diǎn)的位置上，變換患側(cè)手的三維空間手坐標(biāo)信息的坐標(biāo)。

實(shí)施例三中所述步驟7單位化患側(cè)手的三維信息。規(guī)則如下：

如果測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不能根據(jù)手的大小來(lái)測(cè)量手的部位坐標(biāo)信息，即所有尺寸的手在利用此體感控制器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，表現(xiàn)出相同大小尺寸，則患側(cè)手的手掌邊緣上點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)不發(fā)生變化；反之，需要把患側(cè)手在三維空間中的坐標(biāo)進(jìn)行單位化：

①確定患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的單位化比例sb：

這里的fb(i)和fs(i)分別是患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)；fbc和fsc分別患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的手掌中心點(diǎn)坐標(biāo)。

②從患側(cè)手的手掌中心開始，從里向外依照順序來(lái)，按照單位化比例sb來(lái)伸縮手部的所有點(diǎn)坐標(biāo)，單位化后的患側(cè)手的三維點(diǎn)坐標(biāo)仍然用fb(i)表示健側(cè)手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)。

實(shí)施例三中所述步驟8根據(jù)患側(cè)手來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)手。選擇一只標(biāo)準(zhǔn)手，使得標(biāo)準(zhǔn)手上的信息數(shù)據(jù)和患側(cè)手的信息數(shù)據(jù)左右一致；即，如果患側(cè)手是左手，則選擇標(biāo)準(zhǔn)手的左手；如果患側(cè)手是右手，則選擇標(biāo)準(zhǔn)手的右手。

實(shí)施例三中所述步驟9計(jì)算患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手之間的歐幾里得距離。利用如下公式：

是fs(*)標(biāo)準(zhǔn)手上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的三維坐標(biāo)；fb(*)是患側(cè)手上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的三維坐標(biāo)；js(*)標(biāo)準(zhǔn)手關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jb(*)是患側(cè)手關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的長(zhǎng)度，采用歐幾里得距離；ds_b是標(biāo)準(zhǔn)手和患側(cè)手的三維空間點(diǎn)的差距；根據(jù)三維空間手信息提取的設(shè)備不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0；如果不需要標(biāo)準(zhǔn)手的比較，ds_b設(shè)為0。

實(shí)施例三中所述步驟10計(jì)算患側(cè)手各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離。利用如下公式：

fb(*)是患側(cè)手指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；fbc是患側(cè)手手掌中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jb(*)是患側(cè)手上每個(gè)關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的歐幾里得距離；dbc是患側(cè)手指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；根據(jù)測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0。

實(shí)施例三中所述步驟11計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距。利用公式如下：

dsb_c＝|dsc-dbc|

dsc標(biāo)準(zhǔn)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dbc患側(cè)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dsb_c是dsc和dbc的差值的絕對(duì)值；在醫(yī)療過(guò)程中，如果不考慮患側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的比較，dsb_c設(shè)為零。

實(shí)施例三中所述步驟12確定健側(cè)手手掌心的位置。如果患者有一只手是健康手，則確定健側(cè)手的手掌心的位置：

①如果體感控制器能夠直接確定手掌心的三維空間位置，則此位置用fgc表示；

②如果體感控制器不能直接確定手掌心的三維空間位置，則利用下面公式來(lái)確定手掌心fgc位置：

這里的fg(i)是手掌邊緣上點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，i是手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)。

實(shí)施例三中所述步驟13變換健側(cè)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)。如果患者有一只手是健康手，原點(diǎn)位置變換到健側(cè)手的手掌中心點(diǎn)的位置上，變換健側(cè)手的三維空間坐標(biāo)。

實(shí)施例三中所述步驟14單位化健側(cè)手的三維信息。如果測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不能根據(jù)手的大小來(lái)測(cè)量手的部位坐標(biāo)信息，即所有尺寸的手在利用此體感控制器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，表現(xiàn)出相同大小尺寸，則健側(cè)手的手掌邊緣上點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)不發(fā)生變化；反之，需要把健側(cè)手在三維空間中的坐標(biāo)進(jìn)行單位化：

①確定健側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的單位化比例sg：

這里的fg(i)和fs(i)分別是健側(cè)手和標(biāo)準(zhǔn)手的手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)，共有n個(gè)點(diǎn)；i是手掌邊緣點(diǎn)；fgc和fsc分別兩只手的手掌中心點(diǎn)坐標(biāo)。

②從健側(cè)手的手掌中心開始，從里向外依照順序來(lái)，按照單位化比例sg來(lái)伸縮手部的所有點(diǎn)坐標(biāo)，單位化后的健側(cè)手的三維點(diǎn)坐標(biāo)仍然用fg(i)表示健側(cè)手上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)，i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)。

實(shí)施例三中所述步驟15計(jì)算患側(cè)手和健側(cè)手之間的歐幾里得距離。如果患者有一只手是健康手，計(jì)算健側(cè)手和患側(cè)手的相對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的歐幾里得距離，利用公式如下：

fg(*)是健側(cè)手手掌上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；fb(*)是患側(cè)手上指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；jg(*)是健側(cè)手上關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jb(*)是患側(cè)手上關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的長(zhǎng)度，采用歐幾里得距離；dg_b是健側(cè)手和患側(cè)手的三維空間點(diǎn)的差距；根據(jù)三維空間手信息提取的設(shè)備不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0；如果患者沒有健側(cè)手，則dg_b為0。

實(shí)施例三中所述步驟16計(jì)算健側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離。

如果患者有一只手是健側(cè)手，計(jì)算健側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離，公式如下：

fg(*)是健側(cè)手指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)(包括手掌中心點(diǎn))的三維坐標(biāo)；fc是健側(cè)手手掌中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；jg(*)是健側(cè)手關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的歐幾里得距離；dgc是健側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；根據(jù)三維空間手信息提取的設(shè)備不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，有些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0。

實(shí)施例三中所述步驟17計(jì)算健測(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距；如果患者有一只手是健側(cè)手，計(jì)算健測(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離和患側(cè)手上各個(gè)部位到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離之間的差距，公式如下：

dgb_c＝|dgc-dbc|(12)

其中，dgc標(biāo)準(zhǔn)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dbc患側(cè)手上指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離；dgb_c是dgc和dbc的差值的絕對(duì)值；如果患者沒有健測(cè)手，則dgb_c為零。

實(shí)施例三中所述步驟18測(cè)量手各個(gè)部分到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離對(duì)患側(cè)手進(jìn)行評(píng)估。公式如下：

dc＝t*dsb_c+(1-t)dgb_c

dc是用指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離方法對(duì)患側(cè)手的評(píng)估數(shù)據(jù)；t是dsb_c和dgb_c比例，變換范圍如下：

如果0＜t＜1，則可選擇為t＝0.5。

實(shí)施例三中所述步驟19計(jì)算患側(cè)手與健側(cè)手以及標(biāo)準(zhǔn)手相對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離來(lái)評(píng)估患側(cè)手。利用公式如下：

dd＝h*ds_b+(1-h)dg_b

dd是用相對(duì)應(yīng)手的關(guān)節(jié)三維空間點(diǎn)和指節(jié)三維空間點(diǎn)之間的距離方法對(duì)患側(cè)手的評(píng)估數(shù)據(jù)；dg_b是標(biāo)準(zhǔn)手和患側(cè)手的各個(gè)部位三維空間點(diǎn)之間的差距；dg_b是健側(cè)手和患側(cè)手的各個(gè)部位三維空間點(diǎn)之間的差距；h是ds_b和dg_b比例，變換范圍如下：

如果0＜h＜1，則h可選擇為0.5。

實(shí)施例三中所述步驟20計(jì)算患側(cè)手手功能數(shù)據(jù)。利用公式如下：

d＝α*dc+(1-α)dd

d是患側(cè)手評(píng)估數(shù)據(jù)，α是dc和dd比例，可根據(jù)醫(yī)生要求在0和1之間變化，可取為0.5。

實(shí)施例三中所述步驟21輸出患側(cè)手手功能評(píng)估數(shù)據(jù)，完成患側(cè)手的評(píng)估。

實(shí)施例五：

參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明基于手各個(gè)部位在三維空間位置變化的手功能評(píng)價(jià)方法，應(yīng)用圖1和圖2所述裝置進(jìn)行操作，利用攝像設(shè)備和手姿勢(shì)的體感控制器獲得手在三維空間中的各種信息，并根據(jù)這些信息來(lái)完成手功能評(píng)價(jià)，其特征在于操作步驟如下：

1.記錄包含多種動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)手的視頻；

2.記錄包含多種動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)手的空間信息；

3.確定標(biāo)準(zhǔn)手的手掌心位置；

4.變換標(biāo)準(zhǔn)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)；

5.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)手各個(gè)部位到手掌心的歐幾里得距離。

實(shí)施例六：

本實(shí)施例與實(shí)施例五基本相同，特別之處如下：

實(shí)施例五中所述步驟1記錄包含多種動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)手的視頻。以一雙健康手為標(biāo)準(zhǔn)手，做多種動(dòng)作，這些動(dòng)作被視為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，利用高速攝像機(jī)把這些動(dòng)作記錄下來(lái)。

實(shí)施例五中所述步驟2記錄包含多種動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)手的空間信息。記錄包含多中以一雙健康手為標(biāo)準(zhǔn)手，做多種動(dòng)作，這些動(dòng)作被視為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，利用測(cè)量三維空間中手運(yùn)動(dòng)的體感控制器把健康手的各個(gè)部位坐標(biāo)信息都記錄下來(lái)。

實(shí)施例五中所述步驟3確定標(biāo)準(zhǔn)手的手掌心位置。利用公式如下：

①如果體感控制器能夠直接確定手掌心的三維空間位置，則此位置用fsc表示；

②如果體感控制器不能直接確定手掌心的三維空間位置，則利用下面公式來(lái)確定手掌心fsc位置：

這里的fs(i)是手掌邊緣上點(diǎn)的三維坐標(biāo)；i是手掌邊緣點(diǎn)，共有n個(gè)點(diǎn)。

實(shí)施例五中所述步驟4變換標(biāo)準(zhǔn)手的原點(diǎn)位置和三維空間坐標(biāo)。原點(diǎn)位置變換到標(biāo)準(zhǔn)手的手掌中心點(diǎn)的位置上，變換標(biāo)準(zhǔn)手的三維空間手坐標(biāo)信息的坐標(biāo)。

實(shí)施例五中所述步驟5計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)手各個(gè)部位到手掌心的歐幾里得距離。利用公式如下：

fs(*)是標(biāo)準(zhǔn)手手掌上每個(gè)指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)的三維坐標(biāo)；fsc是標(biāo)準(zhǔn)手的手掌中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；js(*)是標(biāo)準(zhǔn)手手指上每個(gè)關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)；i是指節(jié)和手掌邊緣點(diǎn)；k是關(guān)節(jié)點(diǎn)；||*||表示三維向量的歐幾里得距離；dsc是標(biāo)準(zhǔn)手指節(jié)點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)到手掌中心點(diǎn)的歐幾里得距離。根據(jù)測(cè)量三維空間中手姿勢(shì)的體感控制器不同，獲得的關(guān)節(jié)信息和指節(jié)信息有所不同，一些情況下，只能提取關(guān)節(jié)信息或指節(jié)信息，缺失內(nèi)容在公式中相應(yīng)部分為0。