CN109589557A - 基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统及评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统及评估方法，所述方法包括：根据两患者的上肢功能评定结果确定上肢运动方式；引导两患者分别手持手柄在同一训练平面上运动并获取两手柄在训练平面上的运动数据，与虚拟现实程序进行交互来完成上肢康复训练；训练过程中，根据两手柄的运动数据和虚拟目标的运动轨迹判断两患者是否操作到位，分别统计两患者的得分情况，并分别统计两患者在训练平面上的失误区域及相应失误区域内的失误次数；根据得分统计结果、失误区域及相应失误区域内的失误次数统计结果分别对两患者的康复情况进行评估。本发明解决了现有技术中只能单人单设备训练的问题，提高了患者对康复训练的兴趣。

Description

基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统及评估方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统及评估方法。

背景技术

众多脑卒中、脑外伤、脊髓损伤的患者都存在上肢运动功能障碍和不能站立的问题，严重影响了其生活质量；针对这些患者，需要进行积极的康复治疗才能恢复其功能。目前普遍采用的主要康复措施是患者单人单项目训练，如单人磨砂板训练、单人上肢运动反馈训练系统训练等，这种训练方法存在占用设备多、占用时间长、设备使用效率低等问题，而且由于是单人单设备训练，没有竞争与互动，属于比较枯燥的一种训练方式，难以提高患者对康复训练的兴趣，从而导致康复过程比较漫长和康复效果不明显，而且也无法对患者的康复状态进行科学预估。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统及评估方法，解决了现有技术中只能单人单设备训练的问题，提高了患者对康复训练的兴趣。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法，包括以下步骤：

步骤1，根据两患者的上肢功能评定结果，确定上肢运动方式，所述上肢运动方式包括平面运动和立体运动；

步骤2，根据生成在训练平面上的虚拟场景和虚拟目标，引导两患者分别手持手柄在同一训练平面上运动并获取两手柄在训练平面上的运动数据，与虚拟现实程序进行交互来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定；

步骤3，训练过程中，根据两手柄的运动数据和虚拟目标的运动轨迹判断两患者是否操作到位；若操作到位则得分，操作不到位则减分或不得分，分别统计两患者的得分情况，并分别统计两患者在训练平面上的失误区域及相应失误区域内的失误次数，所述失误区域为患者在训练平面上操作不到位的区域；

步骤4，根据得分统计结果、失误区域及相应失误区域内的失误次数统计结果分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

可选的，若上肢运动方式为平面运动时，步骤2包括：

步骤201a，根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动或单手柄运动；

步骤202a，在虚拟现实游戏程序中预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

步骤203a，分别引导两患者手持手柄在训练平面上移动，并通过上位机程序分别识别并获取两手柄在训练平面上移动时的实时位置数据；

步骤204a，由虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

可选的，若上肢运动方式为立体运动时，步骤2包括：

步骤201b，根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动、减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动；

步骤202b，在虚拟现实游戏程序中预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

步骤203b，分别引导两患者手持手柄在空中立体移动以点击训练平面，并通过上位机程序分别识别并获取两手柄点击训练平面时的实时位置数据；

步骤204b，由虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

可选的，步骤3包括：

步骤301，训练过程中，根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否接触到虚拟目标；

步骤302，若接触到则得分，没接触到则减分或不得分，分别对两患者的得分情况及两患者在训练平面上的失误区域、相应失误区域内的失误次数进行统计，所述失误区域为患者在训练平面上没接触到虚拟目标的区域。

可选的，步骤4包括：

步骤401，预先设定当手柄运动到训练平面的相应区域时分别对应的两患者的上肢训练部位；

步骤402，根据得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数及训练平面相应区域与上肢训练部位的对应关系分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统，包括

运动方式确定模块，用于根据两患者的上肢功能评定结果，确定上肢运动方式；

运动训练模块，包括平面运动训练子模块和立体运动训练子模块，用于根据生成在训练平面上的虚拟场景和虚拟目标，引导两患者分别手持手柄在训练平面上运动并获取两手柄在训练平面上的运动数据，与虚拟现实程序进行交互来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定；

结果统计模块，用于训练过程中，根据两手柄的运动数据和虚拟目标的运动轨迹判断两患者是否操作到位；若操作到位则得分，操作不到位则减分或不得分，分别统计两患者的得分情况，并分别统计两患者在训练平面上的失误区域，所述失误区域为患者在训练平面上操作不到位的区域；

康复评估模块，用于根据得分统计结果和失误区域统计结果对患者的康复情况进行评估。

可选的，所述平面运动训练子模块包括：

平面运动选择单元，用于根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动或单手柄运动；

虚拟现实游戏程序，用于预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

上位机程序，用于分别引导患者手持手柄在平面上移动时实时采集手柄在平面运动的实时位置数据；

所述虚拟现实游戏程序还用于根据两手柄的实时位置数据并使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

可选的，所述立体运动训练子模块包括：

立体运动选择单元，用于根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动、减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动；

虚拟现实游戏程序，用于预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

上位机程序，用于分别引导患者手持手柄完成立体移动时实时采集手柄在立体运动的实时位置数据并下发给虚拟显示游戏程序；

所述虚拟现实游戏程序还用于根据两手柄的实时位置数据并使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

可选的，所述结果统计模块包括：

判断子模块，用于根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否操作到位；

得分统计子模块，包括分别用于统计两患者得分情况的第一得分统计单元、第二得分统计单元，分别用于统计两患者失误区域的第一失误区域统计单元、第二失误区域统计单元，分别用于统计相应失误区域内失误次数的第一失误次数统计单元、第二失误次数统计单元。

可选的，所述康复评估模块包括：

设定子模块，用于预先设定当两手柄分别运动到训练平面的相应区域时所对应的上肢训练部位；

评定子模块，用于根据得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数及训练平面相应区域与上肢训练部位的对应关系分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过两患者双人竞赛互动的方式分别手持手柄在同一训练平面上运动，利用两手柄与训练平面上的虚拟场景、虚拟目标之间的交互完成上肢康复训练，由于是两患者之间存在竞争互动，可提高患者对康复训练的积极性，并且提高了训练设备的利用率。另外，本发明还可根据训练过程中两患者的得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数统计结果对患者的上肢康复情况进行评估，从而为医生的治疗提供参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法一实施例的流程图；

图2为本发明基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估系统一实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本发明一实施例公开的基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法，包括以下步骤：

步骤1，根据两患者的上肢功能评定结果，确定上肢运动方式，所述上肢运动方式包括平面运动和立体运动；

本发明实施例中，在训练之前，需要对两患者的上肢功能进行评定，从而选择比较适合两患者的训练任务。其中，两患者所选择的上肢运动方式应一致。

步骤2，根据生成在训练平面上的虚拟场景和虚拟目标，引导两患者分别手持手柄在同一训练平面上运动并获取两手柄在训练平面上的运动数据，与虚拟现实程序进行交互来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定；

本发明实施例中提到的训练平面可通过上位机程序识别并获取两手柄的运动数据，例如红外触控屏等，分别获取两患者的运动数据，通过对两手柄的运动数据的分析，使虚拟目标、虚拟场景与手柄之间形成交互，从而实现两患者的上肢康复训练。

步骤3，训练过程中，根据两手柄的运动数据和虚拟目标的运动轨迹判断两患者是否操作到位；若操作到位则得分，操作不到位则减分或不得分，分别统计两患者的得分情况，并分别统计两患者在训练平面上的失误区域及相应失误区域内的失误次数，所述失误区域为患者在训练平面上操作不到位的区域；

步骤4，根据得分统计结果、失误区域及相应失误区域内的失误次数统计结果分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

本发明实施例中，通过对得分统计结果、失误区域及相应失误区域内的失误次数的统计，从而完成对两患者的上肢康复情况进行评估。例如，医生可根据训练平面中某一区域上肢活动不到位而导致手柄在该区域点击时经常失分，从而进一步分析出相应上肢肌力和关节活动度有问题。

其中，上位机程序还可将相应患者的得分统计结果、失误区域、失误次数统计结果分别呈现在各自视野内的训练平面的相应区域上。通过将得分统计结果、失误区域、相应失误次数统计结果在各自视野内的训练平面的相应区域上显示，一目了然。

相对应的，参阅图2，本发明实施例二公开了一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估系统，包括运动方式确定模块、运动训练模块、结果统计模块和康复评估模块，其中：

运动方式确定模块，用于根据两患者的上肢功能评定结果，确定上肢运动方式；

运动训练模块，包括平面运动训练子模块和立体运动训练子模块，用于根据生成在训练平面上的虚拟场景和虚拟目标，引导两患者分别手持手柄在训练平面上运动并获取两手柄在训练平面上的运动数据，与虚拟现实程序进行交互来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定；

结果统计模块，用于训练过程中，根据两手柄的运动数据和虚拟目标的运动轨迹判断两患者是否操作到位；若操作到位则得分，操作不到位则减分或不得分，分别统计两患者的得分情况，并分别统计两患者在训练平面上的失误区域，所述失误区域为患者在训练平面上操作不到位的区域；

康复评估模块，用于根据得分统计结果和失误区域统计结果对患者的康复情况进行评估。

训练时，两患者分别站立在训练平面的两侧，通过手持手柄对同一训练平面上的虚拟目标或虚拟场景中虚拟物品进行操作，从而完成同一项训练；在此训练过程中，下肢保持不动。本发明基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法是通过基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估系统而实现。

本发明通过两患者双人竞赛互动的方式分别手持手柄在同一训练平面上运动，利用两手柄与训练平面上的虚拟场景、虚拟目标之间的交互完成上肢康复训练，由于是两患者之间存在竞争互动，提高了患者对康复训练的积极性，并且提高了训练设备的利用率。

另外，本发明还可根据训练过程中两患者的得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数统计结果对患者的上肢康复情况进行评估，从而为医生的治疗提供参考，也可根据此评估结果对两患者的上肢康复训练进行相应调整。

在本发明一实施例中，当上肢运动方式为平面运动时，步骤2包括：

步骤201a，根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动或单手柄运动；

其中，两患者的手柄运动方式的选择可不一致，上肢功能差的患者选择双手柄运动，即患者两只手操作在双手柄上，便于健侧带动患侧；而上肢功能相对较好者，选择单手柄运动，即患者为单手操作。双手柄的结构和单手柄的结构可相同或不同。

步骤202a，在虚拟现实游戏程序中预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

其中，虚拟现实游戏程序中预先设置虚拟目标和虚拟场景可为动态的或者静态的。例如动态的羽毛球和静态的羽毛球场、动态的足球和静态的足球场、静态的黑板和动态的黑板中的内容等。通过两患者进行羽毛球对打、足球训练或者涂鸦游戏等双人竞赛的游戏，同时完成两患者的上肢康复训练。

步骤203a，分别引导两患者手持手柄在训练平面上移动，并通过上位机程序分别识别并获取两手柄在训练平面上移动时的实时位置数据；

该实施例中，两患者根据训练要求，分别手持手柄在训练平面上移动，以对虚拟目标或者虚拟场景进行相应操作，在操作过程中，上位机程序分别识别两手柄并记录两手柄在训练平面上移动时的实时位置数据，下发到虚拟现实游戏程序，使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，从而完成上肢康复训练。另外，虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据，也可在虚拟场景中呈现运动的轨迹或痕迹。

步骤204a，由虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

该实施例中，虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与手柄之间形成交互，从而完成上肢康复训练。在此过程中，训练的难易程度可分为易、中、难，主要由虚拟目标的运动速度(或运动时间)、运动轨迹(直线/曲线)、虚拟目标的大小(或多少)，以及手柄的运动区域(边远区或中心区)等因素决定，可根据患者的具体情况选择相应难易程度的训练任务。

对应的，基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统的平面运动训练子模块包括平面运动选择单元、虚拟现实游戏程序和上位机程序，其中：

平面运动选择单元，用于根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动或单手柄运动；

虚拟现实游戏程序，用于预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

上位机程序，用于分别引导患者手持手柄在平面上移动时实时采集手柄在平面运动的实时位置数据；

所述虚拟现实游戏程序还用于根据两手柄的实时位置数据并使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

步骤201a～204a，可以由平面运动训练子模块中的各个组成作为步骤的执行对象来实现。具体的，步骤201a由平面运动选择单元作为步骤的执行对象，步骤202a由虚拟现实游戏程序作为步骤的执行对象，步骤203a由上位机程序作为执行对象，步骤204a由虚拟现实游戏程序作为步骤的执行对象。

在本发明另一实施例中，当上肢运动方式为平面运动时，步骤2包括：

步骤201b，根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动、减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动；

其中，两患者的手柄运动方式的选择可不一致，可根据两患者各自的情况选择双手柄运动、减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动。比如上肢功能差的患者选择双手柄运动，即患者两只手操作在双手柄上，便于健侧带动患侧；对于上肢功能相对较好者，则根据自身情况，选择减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动。

步骤202b，在虚拟现实游戏程序中预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

同样的，虚拟现实游戏程序中预先设置虚拟目标和虚拟场景可为动态的或者静态的。例如动态的羽毛球和静态的羽毛球场、动态的足球和静态的足球场、静态的黑板和动态的黑板中的内容等。通过两患者进行羽毛球对打、足球训练或者涂鸦游戏等双人竞赛的游戏，同时完成两患者的上肢康复训练。

步骤203b，分别引导两患者手持手柄在空中立体移动以点击训练平面，并通过上位机程序分别识别并获取两手柄点击训练平面时的实时位置数据；

该实施例中，两患者根据训练要求，分别手持手柄在训练平面上立体运动，通过点击训练平面的方式以对虚拟目标或者虚拟场景进行相应操作，在操作过程中，上位机程序分别识别两手柄并记录两手柄点击训练平面上时的实时位置数据，下发到虚拟现实游戏程序，使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，从而完成上肢康复训练。另外，虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据，也可在虚拟场景中呈现运动的轨迹或痕迹。

步骤204b，由虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

该实施例中，虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与手柄之间形成交互，从而完成上肢康复训练。在此过程中，训练的难易程度可分为易、中、难，主要由虚拟目标的运动速度(或运动时间)、运动轨迹(直线/曲线)、虚拟目标的大小(或多少)，以及手柄的运动区域(边远区或中心区)等因素决定，可根据患者的具体情况选择相应难易程度的训练任务。

对应的，基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统中的平面运动训练子模块包括立体运动选择单元、虚拟现实游戏程序和上位机程序，其中：

立体运动选择单元，用于根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动、减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动；

虚拟现实游戏程序，用于预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

上位机程序，用于分别引导患者手持手柄完成立体移动时实时采集手柄在立体运动的实时位置数据并下发给虚拟显示游戏程序；

所述虚拟现实游戏程序还用于根据两手柄的实时位置数据并使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

步骤201b～204b，可以由平面运动训练子模块中的各个组成作为步骤的执行对象来实现。具体的，步骤201b由立体运动选择单元作为步骤的执行对象，步骤202b由虚拟现实游戏程序作为步骤的执行对象，步骤203b由上位机程序作为执行对象，步骤204b由虚拟现实游戏程序作为步骤的执行对象。

具体的，步骤3包括以下子步骤：

步骤301，训练过程中，根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否接触到虚拟目标；

该实施例中，根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据判断两患者是否接触到虚拟目标，作为两患者是否操作到位的标准。

步骤302，若接触到则得分，没接触到则减分或不得分，分别对两患者的得分情况及两患者在训练平面上的失误区域、相应失误区域内的失误次数进行统计，所述失误区域为患者在训练平面上没接触到虚拟目标的区域。

本发明实施例通过两患者双人竞赛的方式进行上肢康复训练，并分别记录两患者的得分情况、失误区域及相应失误区域内的失误次数，增加了两患者之间的互动性，可提高两患者对上肢康复训练的兴趣。

例如，当进行虚拟排球对打训练或虚拟羽毛球对打训练时，通过以两患者是否点击到虚拟排球计算得分；以虚拟排球为例，若接触到则得分，若没接触到或不得分，然后分别统计两患者的得分情况。此时，没接触到虚拟排球的区域为失误区域，该失误区域内的没接触到虚拟排球的次数为失误次数。医生可根据失误区域及相应失误区域内的失误次数对患者的康复情况进行评估。

当然，还可对虚拟目标是否落于预设区域内来界定两患者是否得分，例如当患者接触到虚拟目标后，虚拟目标落于预设区域内则得分，不在预设区域内则不得分或者减分。

又如，虚拟足球训练时，患者甲通过操作手柄来踢足球，患者乙通过操作手柄来接足球，若干时间后，甲乙的角色互换；以是否接触到虚拟足球计算得分，若接触到则得分，没接触到则减分或不得分，然后分别统计两患者的得分情况。同理，没接触到足球的区域为失误区域，该失误区域内的没接触到足球次数为失误次数。医生可根据失误区域及失误次数对患者的康复情况进行评估。

又如，打地鼠游戏时，患者甲和患者乙分别操作手柄来打地鼠，两患者的手柄谁接触到地鼠则得分，分别统计两患者的得分情况，并分别统计有地鼠出现但是两患者的手柄又没接触到地鼠的区域及次数，即失误区域及相应失误区域内的失误次数，医生可根据统计结果对患者的康复情况进行评估。

对应的，基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统的结果统计模块包括判断子模块和得分统计子模块，其中：

判断子模块，用于根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否操作到位；

根据不同的游戏，操作到位的判断标准不同，例如，当两患者进行羽毛球对打时，若患者甲接触到羽毛球，且打回去时刚好落在患者乙方的球场界内，则证明患者甲操作到位，否则操作不到位。

又如，当两患者进行足球训练时，若患者甲打出的足球患者乙能接触到，则患者乙加分，否则患者乙不得分或减分；若干次后或若干分钟后，两者角色对换，患者乙打出的足球患者甲能接触到，则患者甲加分，否则患者乙不得分或者减分。此时，是否接触到球则为两患者是否操作到位的标准。

又如，打地鼠游戏时，两患者的手柄以是否接触到地鼠为两患者是否操作到位的标准。

对应的，基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统中的结果统计模块包括判断子模块和得分统计子模块，其中

判断子模块，用于根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否操作到位；

得分统计子模块，包括分别用于统计两患者得分情况的第一得分统计单元、第二得分统计单元，分别用于统计两患者失误区域的第一失误区域统计单元、第二失误区域统计单元，分别用于统计相应失误区域内失误次数的第一失误次数统计单元、第二失误次数统计单元。

该实施例中，分别统计两患者的得分情况、失误区域及相应失误区域内的失误次数，为后面对两患者的上肢康复情况进行评估。

具体的，步骤4包括以下子步骤：

步骤401，预先设定当手柄运动到训练平面的相应区域时分别对应的两患者的上肢训练部位；

步骤402，根据得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数及训练平面相应区域与上肢训练部位的对应关系分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

本发明实施例中，当预先在训练设备上设定训练平面的相应区域所对应的上肢训练部位时，训练设备可根据得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数对两患者的上肢康复情况进行评估。

其中，训练平面的相应区域所对应的上肢训练部位已经经过专家或者医生进行实验验证，当患者手持手柄运动到该区域时，主要训练到患者上肢的某个部位或关节。例如，可对训练平面进行划分区域，左上区域、左下区域、中上区域、中下区域、右上区域和右下区域等，当手柄运动到左上区域时对应患者的右手肘关节，手柄运动到右上区域对应患者的左手肘关节等等……，训练平面的相应区域的划分可根据具体情况进行划分。其中，由于两患者的站立的位置是不同的，当他们手持手柄运动到训练平面的同一个位置时，其所锻炼到的部位是不同的，因此训练平面的相应区域的划分为多种，并且分别对应两患者的具体情况。

对应的，基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统的康复评估模块包括设定子模块和评定子模块，其中：

设定子模块，用于预先设定当两手柄分别运动到训练平面的相应区域时分别对应的两患者的上肢训练部位；

评定子模块，用于根据得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数及训练平面相应区域与上肢训练部位的对应关系分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

其中，步骤401由设定子模块为步骤的执行对象，步骤402由评定子模块作为步骤的执行对象。

本发明实施例中，分别根据得分第一统计单元和得分第二统计单元内统计两患者的失误区域，并分别根据第一失误次数统计单元、第二失误次数分别统计失误区域内的相应失误次数，医生可从中大体判断出上肢的哪些部位或关节比较严重、哪些部位或关节比较轻微；通过若干周期性的训练后，根据前后几次失误区域及相应失误次数的数据对比，也可大体判断出哪些部位或关节恢复得比较好、哪些部位或关节恢复得比较差，为医生提供参考，从而做出相应上肢康复训练的调整，利于患者快速恢复。

本发明通过两患者双人竞赛互动的方式分别手持手柄在同一训练平面上运动，利用两手柄与训练平面上的虚拟场景、虚拟目标之间的交互完成上肢康复训练，由于是两患者之间存在竞争互动，可实现双人上肢互动康复训练，可提高患者对康复训练的积极性，并且提高了训练设备的利用率。另外，本发明还可根据训练过程中两患者的得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数统计结果对患者的上肢康复情况进行评估，从而为医生的治疗提供参考，并且可针对性设置符合两患者的训练任务，加快康复效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据两患者的上肢功能评定结果，确定上肢运动方式，所述上肢运动方式包括平面运动和立体运动；

步骤2，根据生成在训练平面上的虚拟场景和虚拟目标，引导两患者分别手持手柄在同一训练平面上运动并获取两手柄在训练平面上的运动数据，与虚拟现实程序进行交互来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定；

步骤3，训练过程中，根据两手柄的运动数据和虚拟目标的运动轨迹判断两患者是否操作到位；若操作到位则得分，操作不到位则减分或不得分，分别统计两患者的得分情况，并分别统计两患者在训练平面上的失误区域及相应失误区域内的失误次数，所述失误区域为患者在训练平面上操作不到位的区域；

步骤4，根据得分统计结果、失误区域及相应失误区域内的失误次数统计结果分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

2.如权利要求1所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法，其特征在于，若上肢运动方式为平面运动时，步骤2包括：

步骤201a，根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动或单手柄运动；

步骤202a，在虚拟现实游戏程序中预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

步骤203a，分别引导两患者手持手柄在训练平面上移动，并通过上位机程序分别识别并获取两手柄在训练平面上移动时的实时位置数据；

步骤204a，由虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

3.如权利要求1所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法，其特征在于，若上肢运动方式为立体运动时，步骤2包括：

步骤201b，根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动、减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动；

步骤202b，在虚拟现实游戏程序中预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

步骤203b，分别引导两患者手持手柄在空中立体移动以点击训练平面，并通过上位机程序分别识别并获取两手柄点击训练平面时的实时位置数据；

步骤204b，由虚拟现实游戏程序根据两手柄的实时位置数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

4.如权利要求2或3所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练评估方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤301，训练过程中，根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否接触到虚拟目标；

步骤302，若接触到则得分，没接触到则减分或不得分，分别对两患者的得分情况及两患者在训练平面上的失误区域、相应失误区域内的失误次数进行统计，所述失误区域为患者在训练平面上没接触到虚拟目标的区域。

5.如权利要求4所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统及评估方法，其特征在于，步骤4包括：

步骤401，预先设定当手柄运动到训练平面的相应区域时分别对应的两患者的上肢训练部位；

步骤402，根据得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数及训练平面相应区域与上肢训练部位的对应关系分别对两患者的上肢康复情况进行评估。

6.一种基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统，其特征在于，包括

运动方式确定模块，用于根据两患者的上肢功能评定结果，确定上肢运动方式；

运动训练模块，包括平面运动训练子模块和立体运动训练子模块，用于根据生成在训练平面上的虚拟场景和虚拟目标，引导两患者分别手持手柄在训练平面上运动并获取两手柄在训练平面上的运动数据，与虚拟现实程序进行交互来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定；

结果统计模块，用于训练过程中，根据两手柄的运动数据和虚拟目标的运动轨迹判断两患者是否操作到位；若操作到位则得分，操作不到位则减分或不得分，分别统计两患者的得分情况，并分别统计两患者在训练平面上的失误区域，所述失误区域为患者在训练平面上操作不到位的区域；

康复评估模块，用于根据得分统计结果和失误区域统计结果对患者的康复情况进行评估。

7.如权利要求6所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统，其特征在于，所述平面运动训练子模块包括：

平面运动选择单元，用于根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动或单手柄运动；

虚拟现实游戏程序，用于预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

上位机程序，用于分别引导患者手持手柄在平面上移动时实时采集手柄在平面运动的实时位置数据；

所述虚拟现实游戏程序还用于根据两手柄的实时位置数据并使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

8.如权利要求6所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统，其特征在于，所述立体运动训练子模块包括：

立体运动选择单元，用于根据两患者各自的上肢功能情况，分别选择双手柄运动、减重下单手柄运动或不需要减重单手柄运动；

虚拟现实游戏程序，用于预先设置包括静态或动态的虚拟目标和虚拟场景；

上位机程序，用于分别引导患者手持手柄完成立体移动时实时采集手柄在立体运动的实时位置数据并下发给虚拟显示游戏程序；

所述虚拟现实游戏程序还用于根据两手柄的实时位置数据并使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，来完成包括不同难易程度的上肢康复训练；其中，难易程度根据包括虚拟目标的速度、虚拟目标的轨迹类型、虚拟目标的大小或多少、手柄的运动区域中的一种或多种因素确定。

9.如权利要求6所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统，其特征在于，所述结果统计模块包括：

判断子模块，用于根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否操作到位；

得分统计子模块，包括分别用于统计两患者得分情况的第一得分统计单元、第二得分统计单元，分别用于统计两患者失误区域的第一失误区域统计单元、第二失误区域统计单元，分别用于统计相应失误区域内失误次数的第一失误次数统计单元、第二失误次数统计单元。

10.如权利要求9所述基于虚拟现实环境双人竞赛上肢康复训练系统及评估方法，其特征在于，所述康复评估模块包括：

设定子模块，用于预先设定当两手柄分别运动到训练平面的相应区域时所对应的上肢训练部位；

评定子模块，用于根据得分统计结果、失误区域、相应失误区域内的失误次数及训练平面相应区域与上肢训练部位的对应关系分别对两患者的上肢康复情况进行评估。