【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及信息技術和醫療康復，具體為虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統。
技術介紹
1、虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統是一個跨學科的綜合技術應用，它融合了信息技術的前沿進展和醫療康復的專業需求，旨在為心血管疾病患者提供更高效、更個性化的康復服務。這不僅代表了現代康復醫學的發展方向，也體現了技術創新在提升人類健康水平方面的巨大潛力。
2、雖然該技術給生活帶來多方面的益處，然而當下模式的頭盔佩戴方式不舒適，并且運動捕捉技術無法完美地捕捉到所有細微的動作偏差。
技術實現思路
1、(一)解決的技術問題
2、針對現有技術的不足，本專利技術提供了虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，具備頭盔佩戴舒適和能夠捕捉到所有細微動作偏差的優點，解決了頭盔佩戴方式不舒適和無法捕捉到所有細微的動作偏差的問題。
3、(二)技術方案
4、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，包括虛擬情景在線收集模塊、虛擬情景在線分析模塊和虛擬情景在線處理模塊；
5、所述虛擬情景在線收集模塊包括虛擬現實頭盔單元、動作捕捉單元、生理監測單元和訓練進度跟蹤單元，所述虛擬現實頭盔單元通過內置的慣性測量部分、攝像頭以及傳感器來收集虛擬現實頭盔數據，進行編號后，通過網絡與虛擬情景在線分析模塊連接，所述動作捕捉單元通過光學攝像機、慣性測量單元和傳感器設備來收集動作捕捉數據，進行編號后，通過網絡與虛擬情景在線分析模塊連接，所述生理監測單
6、所述虛擬情景在線分析模塊包括虛擬環境模擬器分析單元、動作分析單元和用戶交互單元，所述虛擬環境模擬器分析單元根據虛擬現實頭盔數據、動作捕捉數據和生理監測數據計算舒適度優化指數xl，所述動作分析單元根據動作捕捉數據和生理監測數據計算動作異常指數值ri，所述用戶交互單元根據訓練進度跟蹤數據計算訓練進步指數tv，所述虛擬情景在線分析模塊和虛擬情景在線處理模塊通過網絡連接；
7、所述虛擬情景在線處理模塊根據舒適度優化指數xl對頭盔佩戴模式進行參數調整，根據動作異常指數值ri與訓練進步指數tv對攝像頭和傳感器的位置進行調整。
8、優選的，所述虛擬現實頭盔單元根據虛擬現實頭盔數據特征對虛擬情景進行時的頭盔佩戴時的頭帶松緊舒適度、重量舒適感、熱量舒適感、濕度舒適感、頭帶松緊不適度、重量不適感、熱量不適感和濕度不適感進行編號，所述虛擬情景進行時的頭盔佩戴時的頭帶松緊舒適度、重量舒適感、熱量舒適感、濕度舒適感、頭帶松緊不適度、重量不適感、熱量不適感和濕度不適感編號為e1、e2、e3、e4、z1、z2、z3、z4。
9、優選的，所述動作捕捉單元根據動作捕捉數據特征對虛擬情景進行時的肢體混亂次數、肢體平穩次數、加速度數據、陀螺儀數據和光學追蹤捕捉數據進行編號，所述虛擬情景進行時的肢體混亂數據、肢體平穩數據、加速度數據、陀螺儀數據和光學追蹤捕捉數據編號為v1、s1、s2、s3、s4。
10、優選的，所述生理監測單元根據生理監測數據特征對虛擬情景進行時的心率平穩次數、呼吸平穩次數、肌肉放松次數、心率緊張次數、呼吸急促次數和肌肉繃緊次數進行編號，所述虛擬情景進行時的心率平穩次數、呼吸平穩次數、肌肉放松次數、心率緊張次數、呼吸急促次數和肌肉繃緊次數編號為u1、u2、u3、i1、i2、i3。
11、優選的，所述虛擬環境模擬器分析單元根據虛擬現實頭盔數據、動作捕捉數據和生理監測數據計算舒適度優化指數xl，其計算公式為：
12、
13、公式中，xl表示舒適度優化指數，e1、e2、e3、e4、z1、z2、z3、z4分別表示虛擬情景進行時的頭盔佩戴時的頭帶松緊舒適度、重量舒適感、熱量舒適感、濕度舒適感、頭帶松緊不適度、重量不適感、熱量不適感和濕度不適感，u1、u2、u3、i1、i2、i3分別表示虛擬情景進行時的心率平穩次數、呼吸平穩次數、肌肉放松次數、心率緊張次數、呼吸急促次數和肌肉繃緊次數，v1、s1表示虛擬情景進行時的肢體混亂數據、肢體平穩數據，a、b、c分別表示虛擬現實頭盔數據、動作捕捉數據和生理監測數據在舒適度優化指數中占的權重。
14、優選的，所述動作分析單元根據動作捕捉數據和生理監測數據計算動作異常指數值ri，其計算公式為：
15、
16、公式中，ri表示動作異常指數值，u1、u2、u3、i1、i2、i3分別表示虛擬情景進行時的心率平穩次數、呼吸平穩次數、肌肉放松次數、心率緊張次數、呼吸急促次數和肌肉繃緊次數，v1、s1、s2、s3、s4表示虛擬情景進行時的肢體混亂數據、肢體平穩數據、加速度數據、陀螺儀數據和光學追蹤捕捉數據。
17、優選的，所述訓練進度跟蹤單元根據訓練進度跟蹤數據特征對用戶當前的訓練表現數據與用戶在訓練開始時的表現數據進行編號，所述用戶當前的訓練表現數據編號為y1、y2、y3、…yn，所述用戶在訓練開始時的表現數據編號為f1、f2、f3、…fn。
18、優選的，所述用戶交互單元根據訓練進度跟蹤數據計算訓練進步指數tv，其計算公式為：
19、
20、公式中，tv表示訓練進步指數，y1、y2、y3、…yn表示用戶當前的訓練表現數據，f1、f2、f3、…fn表示用戶在訓練開始時的表現數據。
21、優選的，所述虛擬情景在線處理模塊根據舒適度優化指數xl對頭盔佩戴模式進行參數調整，所述頭盔佩戴模式按功能分成透氣孔模式、閉塞模式和半透氣孔模式，當舒適度優化指數xl<0.85時，虛擬情景在線處理模塊自動切換頭盔模式為透氣孔模式，當舒適度優化指數xl<0.95時，自動切換頭盔模式為半透氣孔模式，當舒適度優化指數xl＝1時，自動切換頭盔模式為透氣孔模式。
22、優選的，所述虛擬情景在線處理模塊根據動作異常指數值ri與訓練進步指數tv對攝像頭和傳感器的位置進行調整或者增加，當動作異常指數值ri≥0.8時，虛擬情景在線處理模塊自動調整攝像頭的攝像點在肢體動作位置，并增加3個傳感器，當訓練進步指數tv≥0.95時，保持當前康復訓練，當訓練進步指數tv<0.95時，在原有的基礎上增加1次康復訓練。
23、與現有技術相比，本專利技術提供了虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，具備以下有益效果：
24、1、本專利技術舒適度優化指數xl通過綜合分析虛擬現實頭盔數據(頭帶的松緊度、重量、熱量和濕度等舒適感參數)、動作捕捉數據(肢體混亂次數、平穩次數等)以及生理監測數據(心率、呼吸、肌肉狀態等)，來評估用戶在使用虛擬現實系統時的整體舒適度，該公式不僅考慮了頭盔的物理特性，還考慮了用戶的生理反應和動作捕捉數據，這三種特性隨著虛本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于，包括虛擬情景在線收集模塊、虛擬情景在線分析模塊和虛擬情景在線處理模塊；
2.根據權利要求1所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述虛擬現實頭盔單元根據虛擬現實頭盔數據特征對虛擬情景進行時的頭盔佩戴時的頭帶松緊舒適度、重量舒適感、熱量舒適感、濕度舒適感、頭帶松緊不適度、重量不適感、熱量不適感和濕度不適感進行編號，所述虛擬情景進行時的頭盔佩戴時的頭帶松緊舒適度、重量舒適感、熱量舒適感、濕度舒適感、頭帶松緊不適度、重量不適感、熱量不適感和濕度不適感編號為E1、E2、E3、E4、z1、z2、z3、z4。
3.根據權利要求1所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述動作捕捉單元根據動作捕捉數據特征對虛擬情景進行時的肢體混亂次數、肢體平穩次數、加速度數據、陀螺儀數據和光學追蹤捕捉數據進行編號，所述虛擬情景進行時的肢體混亂數據、肢體平穩數據、加速度數據、陀螺儀數據和光學追蹤捕捉數據編號為v1、S1、S2、S3、S4。
4.根據權利要求1所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系
5.根據權利要求4所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述虛擬環境模擬器分析單元根據虛擬現實頭盔數據、動作捕捉數據和生理監測數據計算舒適度優化指數Xl，其計算公式為：
6.根據權利要求4所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述動作分析單元根據動作捕捉數據和生理監測數據計算動作異常指數值Ri，其計算公式為：
7.根據權利要求1所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述訓練進度跟蹤單元根據訓練進度跟蹤數據特征對用戶當前的訓練表現數據與用戶在訓練開始時的表現數據進行編號，所述用戶當前的訓練表現數據編號為Y1、Y2、Y3、…Yn，所述用戶在訓練開始時的表現數據編號為F1、F2、F3、…Fn。
8.根據權利要求7所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述用戶交互單元根據訓練進度跟蹤數據計算訓練進步指數Tv，其計算公式為：
9.根據權利要求5所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述虛擬情景在線處理模塊根據舒適度優化指數Xl對頭盔佩戴模式進行參數調整，所述頭盔佩戴模式按功能分成透氣孔模式、閉塞模式和半透氣孔模式，當舒適度優化指數Xl<0.85時，虛擬情景在線處理模塊自動切換頭盔模式為透氣孔模式，當舒適度優化指數Xl<0.95時，自動切換頭盔模式為半透氣孔模式，當舒適度優化指數Xl＝1時，自動切換頭盔模式為透氣孔模式。
10.根據權利要求8所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述虛擬情景在線處理模塊根據動作異常指數值Ri與訓練進步指數Tv對攝像頭和傳感器的位置進行調整或者增加，當動作異常指數值Ri≥0.8時，虛擬情景在線處理模塊自動調整攝像頭的攝像點在肢體動作位置，并增加3個傳感器，當訓練進步指數Tv≥0.95時，保持當前康復訓練，當訓練進步指數Tv<0.95時，在原有的基礎上增加1次康復訓練。
...【技術特征摘要】
1.虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于，包括虛擬情景在線收集模塊、虛擬情景在線分析模塊和虛擬情景在線處理模塊；
2.根據權利要求1所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述虛擬現實頭盔單元根據虛擬現實頭盔數據特征對虛擬情景進行時的頭盔佩戴時的頭帶松緊舒適度、重量舒適感、熱量舒適感、濕度舒適感、頭帶松緊不適度、重量不適感、熱量不適感和濕度不適感進行編號，所述虛擬情景進行時的頭盔佩戴時的頭帶松緊舒適度、重量舒適感、熱量舒適感、濕度舒適感、頭帶松緊不適度、重量不適感、熱量不適感和濕度不適感編號為e1、e2、e3、e4、z1、z2、z3、z4。
3.根據權利要求1所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述動作捕捉單元根據動作捕捉數據特征對虛擬情景進行時的肢體混亂次數、肢體平穩次數、加速度數據、陀螺儀數據和光學追蹤捕捉數據進行編號，所述虛擬情景進行時的肢體混亂數據、肢體平穩數據、加速度數據、陀螺儀數據和光學追蹤捕捉數據編號為v1、s1、s2、s3、s4。
4.根據權利要求1所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述生理監測單元根據生理監測數據特征對虛擬情景進行時的心率平穩次數、呼吸平穩次數、肌肉放松次數、心率緊張次數、呼吸急促次數和肌肉繃緊次數進行編號，所述虛擬情景進行時的心率平穩次數、呼吸平穩次數、肌肉放松次數、心率緊張次數、呼吸急促次數和肌肉繃緊次數編號為u1、u2、u3、i1、i2、i3。
5.根據權利要求4所述的虛擬情景互動心臟康復評估與訓練系統，其特征在于：所述虛擬環境模擬器分析單元根據虛擬現實頭盔數據、動作捕捉數據和生理監測數據計算舒適度優化指數xl，其計算公式為：<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：石愛蘭，鄧輝東，張穎，李曉潔，何倩倩，
申請(專利權)人：南通市康復醫院南通市第二人民醫院，
類型：發明
國別省市：
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