基于三維體感攝影機的肢體康復模擬仿真訓練系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種肢體康復仿真訓練系統(tǒng)，屬于計算機虛擬仿真領域和自動化控制領域，可應用于使用快速低廉的方式跟蹤人體并識別人體肢體動作和人的聲音，達到在虛擬仿真環(huán)境中人體肢體的康復訓練作用。
【背景技術】
[0002]肢體康復模擬仿真訓練涉及到康復醫(yī)學理論，計算機視覺，虛擬現(xiàn)實等領域，在肢體障礙康中優(yōu)勢明顯，越來越被人重視，有著廣泛的應用價值。
[0003]虛擬現(xiàn)實是近年來出現(xiàn)的高新技術，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。目前在3D電影和3D動畫游戲中，都是通過鼠標或鍵盤進行操作，不能在三維虛擬場景中實現(xiàn)人機實時立體交互。
[0004]Kinect是微軟公司研制的一款體感外設，實際上是一種3D體感攝影機。該設備共有3個攝像頭，中間是RGB彩色攝像頭，左右兩邊分別為紅外投影機(紅外線發(fā)射器)和紅外攝像頭(CMOS紅外感應設備)，用于深度探測。Kinect搭配了追焦技術，底座馬達會隨著對焦物體移動而轉(zhuǎn)動。同時Kinect還內(nèi)置麥克風陣列，用于語音識別。另外，Kinect作為一款體感設備價格低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是:提供一種基于三維體感攝影機的肢體康復虛擬仿真訓練系統(tǒng)，可以針對需要訓練的肢體選用不同的訓練項目，啟用不同的虛擬場景，并準確地識別人體動作，讓使用者在輕松愉快的虛擬場景中進行肢體康復訓練，并且系統(tǒng)價格低廉，操作簡單。
[0006]在上述技術方案中，本實用新型基于三維體感攝影機的肢體康復虛擬仿真訓練系統(tǒng)在實際應用中，用戶在Kinect三維體感攝影機的視野內(nèi)，在預先設計好的三維仿真場景中進行肢體的康復訓練，用戶的身體姿勢、手勢和語音等信息被Kinect深度相機獲取后傳輸?shù)接嬎銠C主機，通過計算機主機把獲取的信息與其內(nèi)部的三維虛擬場景進行實時交互，再把獲取的圖像視頻由計算機主機分別傳輸?shù)教摂M仿真顯示單元。本實用新型有以下優(yōu)點:第一，通過用戶的身體姿勢、手勢和語音等信息即可進行交互，自然人機交互充滿趣味性；第二，通過虛擬圖像和仿真聲音的輸出，使用戶身臨其境；第三，虛擬場景的建立方便，實現(xiàn)簡單，不受時間地點的約束。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型所述的肢體康復虛擬仿真訓練系統(tǒng)的一個具體實施的結構示意圖；
[0008]【具體實施方式】:
[0009]結合附圖對本實用新型做進一步說明:由圖1所示，一種基于三維體感攝像機的肢體康復仿真訓練系統(tǒng)具體實施的結構示意圖，其中包括聲音輸出單元I 1、聲音輸出單元
II2、三維體感攝影機Kincet 3、數(shù)據(jù)處理單元4、模擬仿真場景顯示單元5以及使用者佩戴的立體眼鏡6 ;在數(shù)據(jù)處理單元4中安裝有肢體康復仿真訓練軟件和虛擬場景，三維體感攝影機Kincet 3和在數(shù)據(jù)處理單元4相連接，數(shù)據(jù)處理單元4通過數(shù)據(jù)線與模擬仿真場景顯示單元5相連接并把實時處理完的結果顯示出來，畫面通過用戶戴的立體眼鏡6傳遞給用戶。數(shù)據(jù)處理單元4通過數(shù)據(jù)線與聲音輸出單元I I和聲音輸出單元II 2連接，把虛擬場景中的聲音和訓練軟件的聲音播放出來。
[0010]本實施例的一種基于三維體感攝像機的肢體康復仿真訓練系統(tǒng)在實際應用中，用戶需要在三維體感攝像機Kinect 3的有效范圍中，實時把深度數(shù)據(jù)、RGB數(shù)據(jù)和聲音信息傳給數(shù)據(jù)處理單元4，經(jīng)過計算識別出人體骨架等信息，并通過軟件把使用者整個身體影像摳圖進入虛擬三維仿真訓練系統(tǒng)中，按著程序設計進行指定肢體的康復訓練，訓練的整個過程都是虛擬仿真的，數(shù)據(jù)處理單元4把實時交互的圖像視頻傳送給模擬仿真場景顯示單元5和聲音輸出單元I 1、聲音輸出單元II 2中，為使用者營造一個虛擬仿真的環(huán)境，大大增加了使用者的用戶體驗。
【主權項】
1.一種基于三維體感攝影機的肢體康復模擬仿真訓練系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含:聲音輸出單元，三維體感攝影機Kinect，數(shù)據(jù)處理單元和虛擬場景顯示單元；所述聲音輸出單元包括聲音處理模塊和音響設備；所述三維體感攝影機包括一臺Kinect ;所述數(shù)據(jù)處理單元包括一臺處理數(shù)據(jù)的計算機，負責肢體動作的識別、虛擬場景的存儲與生成、肢體訓練指令的控制，肢體訓練的統(tǒng)計和評價；所述的虛擬場景顯示單元與計算處理單元相連接，成為康復訓練系統(tǒng)的視頻輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于三維體感攝影機的肢體康復模擬仿真訓練系統(tǒng)硬件平臺，其特征在于:所述的三維體感攝影機采用了微軟發(fā)布的體感設備Kinect。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于三維體感攝影機的肢體康復模擬仿真訓練系統(tǒng)硬件平臺，其特征在于:所述的聲音輸出單元采用了立體音效的處理和多方位聲音的輸出單元。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于三維體感攝影機的肢體康復模擬仿真訓練系統(tǒng)硬件平臺，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理單元是一臺連接Kinect的計算機，處理康復系統(tǒng)的計算任務。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于三維體感攝影機的肢體康復模擬仿真訓練系統(tǒng)硬件平臺，其特征在于:所述的虛擬場景顯示單元對虛擬場景進行虛擬仿真顯示，還包含了匹配三維場景的立體眼鏡。
【專利摘要】本實用新型公開一種基于三維體感攝影機的肢體康復模擬仿真訓練系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聲音輸出單元，輸出不同虛擬場景的聲音信息和對使用者的提示語言和評價性語言；三維體感攝影機Kincet，用于追蹤人體及動作和接收使用者聲控指令；數(shù)據(jù)處理單元，用于對人體動作的識別和相應康復訓練的場景模擬、訓練的效果統(tǒng)計等計算；虛擬場景顯示單元，用于仿真場景的顯示。本實用新型采用了微軟發(fā)布的體感設備Kinect作為康復訓練的肢體和聲音的采集設備，可以識別需要人體骨骼和康復的肢體動作，價格低廉，操作簡單。增加康復者的使用興趣，易被所有人接受。
【IPC分類】G09B9-00, G06F3-01
【公開號】CN204406327
【申請?zhí)枴緾N201520085213
【發(fā)明人】楊永吉, 肖治國, 楊曉慧, 魯光南, 李念峰, 姜俊海, 左思源
【申請人】長春大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月6日