CN113889223A - 一种基于计算机视觉的手势识别康复系统 - Google Patents

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李祖达
李晞源
张心雨
周波
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Abstract

本发明提出一种基于计算机视觉的手势识别康复系统,包括康复装置、控制主机和监控主机，所述康复装置上安装有控制主机，且康复装置的四周均分布有高清摄像头，所述控制主机内设有显示模块、视频捕捉模块、动作捕捉模块和动作绘制模块，所述视频捕捉模块与高清摄像头连接，且视频捕捉模块与动作绘制模块连接，所述动作绘制模块与动作捕捉模块连接，且动作捕捉模块的捕捉端设置在康复装置内，该种基于计算机视觉的手势识别康复系统通过设置的视频捕捉模块和动作捕捉模块来对患者的手势进行识别，以确保患者在训练的过程中可以以标准的姿态来完成，进而提升训练的效果，同时，通过设置的动作补偿模块，利于患者在机器的辅助下完成动作。

Description

一种基于计算机视觉的手势识别康复系统
技术领域
本发明涉及医疗康复技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉的手势识别康复系统。
背景技术
康复理疗又称康复物理治疗，是集运动治疗、作业治疗、言语治疗、物理治疗、针灸、拨罐、按摩于一体的综合性治疗方式，运动治疗是通过被动运动疗法、主动运动疗法和抗阻力、运动疗法，从而对病人身体的功能障碍和功能低下起到预防、改善和恢复作用的一种特殊疗法；
病人通常存在一个或多个部位无法自主运动的功能障碍问题，因此，在对病人进行运动治疗是，需要采用辅助器具进行，比如上肢康复机器人对病人的上肢进行康复训练，利用其机械臂来辅助病人进行治疗，但在治疗的过程中，并不能精准的使病人完成既定的动作要求，使得训练的效果降低，因此本发明提出一种基于计算机视觉的手势识别康复系统以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，该种基于计算机视觉的手势识别康复系统通过设置的视频捕捉模块和动作捕捉模块来对患者的手势进行识别，以确保患者在训练的过程中可以以标准的姿态来完成，进而提升训练的效果，同时，通过设置的动作补偿模块，利于患者在机器的辅助下完成动作。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：包括康复装置、控制主机和监控主机，所述康复装置上安装有控制主机，且康复装置的四周均分布有高清摄像头，所述控制主机内设有显示模块、视频捕捉模块、动作捕捉模块和动作绘制模块，所述视频捕捉模块与高清摄像头连接，且视频捕捉模块与动作绘制模块连接，所述动作绘制模块与动作捕捉模块连接，且动作捕捉模块的捕捉端设置在康复装置内，所述动作绘制模块与显示模块连接，所述监控主机内设有数据库、数据获取模块、动作对比模块和结果分析模块，所述数据库与数据获取模块连接，且数据获取模块与结果分析模块连接，所述结果分析模块与动作对比模块连接，且动作对比模块与动作绘制模块连接。
进一步改进在于：所述康复装置包括座椅装置和穿戴式康复机器人，所述穿戴式康复机器人上分布有动作捕捉模块，所述座椅装置上设有外接显示器和语言播报模块，所述外接显示器与显示模块连接，且外接显示器与语音播报模块连接。
进一步改进在于：所述控制主机上设有读取器和电子标签手环，所述读取器与数据库连接，且读取器与电子标签手环相互匹配，所述电子标签手环用于患者佩带，且电子标签内设有患者信息。
进一步改进在于：所述穿戴式康复机器人上还设有动作补偿模块，所述动作补偿模块与结果分析模块连接，且动作补偿模块与穿戴式康复机器人的控制端连接。
进一步改进在于：所述控制主机内还设有时间计量模块，所述时间计量模块与动作捕捉模块连接，且时间计量模块与数据库连接。
进一步改进在于：所述数据库内还设有数据分析模块和数据更新模块，所述数据分析模块用于根据当前训练信息来分析下一次的训练信息，且数据分析模块与数据更新模块连接，所述数据更新模块与数据库连接。
进一步改进在于：所述座椅装置上设有紧急控制器，所述紧急控制器用于控制整个康复装置的启动。
本发明的有益效果为：该种基于计算机视觉的手势识别康复系统通过设置的视频捕捉模块和动作捕捉模块来对患者的手势进行识别，以确保患者在训练的过程中可以以标准的姿态来完成，进而提升训练的效果，同时，通过设置的动作补偿模块，利于患者在机器的辅助下完成动作，另外，通过设置的时间计量模块，可以对患者实现标准动作的时间进行测量，为后续数据分析模块所分析的数据提供一定的参考，使后续的训练计划更加合理。
附图说明
图1是本发明实施例一的系统结构示意图。
图2是本发明实施例一的控制主机结构示意图
图3是本发明实施例一的监控主机结构示意图。
图4是本发明实施例一的康复装置结构示意图。
图5是本发明实施例二的系统结构示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
根据图1-图4所示，本实施例提出了一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，包括康复装置、控制主机和监控主机，监控主机是通过无线通信技术与控制主机连接的，所述康复装置上安装有控制主机，且康复装置的四周均分布有高清摄像头，高清摄像头是用于拍摄患者手以及手臂的动作，所述控制主机内设有显示模块、视频捕捉模块、动作捕捉模块和动作绘制模块，所述视频捕捉模块与高清摄像头连接，且视频捕捉模块与动作绘制模块连接，由视频捕捉模块通过设置的高清摄像头进行配合，来捕捉画面中患者手臂及手部的动作，并将其输送至动作绘制模块内，所述动作绘制模块与动作捕捉模块连接，且动作捕捉模块的捕捉端设置在康复装置内，动作捕捉模块主要是捕捉康复装置内的机械动作，从而可以提升对手势识别的精准性，且捕捉的动作数据也会输送指动作绘制模块内，所述动作绘制模块与显示模块连接，动作绘制模块根据视频捕捉模块和动作捕捉模块捕捉的动作数据进行绘制，以确定当前患者手势的情况，并通过显示模块进行显示，用于患者或者是医护人员进行观察，所述监控主机内设有数据库、数据获取模块、动作对比模块和结果分析模块，所述数据库与数据获取模块连接，且数据获取模块与结果分析模块连接，所述结果分析模块与动作对比模块连接，且动作对比模块与动作绘制模块连接，动作对比模块根据动作绘制模块绘制的数据来与预设的数据进行对比，根据当前对比的数据，利用结果分析模块分析出对应的结果，若是符合标准的姿态，则属于完成一次目标，若未符合，则需要再次的进行运动，直至符合标准的姿态。
所述康复装置包括座椅装置和穿戴式康复机器人，所述穿戴式康复机器人上分布有动作捕捉模块，所述座椅装置上设有外接显示器和语言播报模块，所述外接显示器与显示模块连接，且外接显示器与语音播报模块连接，外界显示器主要是便于患者进行观看，而语音播报模块则是可以根据需求播报所需要的信息，也是便于患者知晓当前的状态，座椅装置主要是用于患者坐下或者是躺下，穿戴式康复机器人便于患者进行穿戴。
所述控制主机上设有读取器和电子标签手环，所述读取器与数据库连接，且读取器与电子标签手环相互匹配，所述电子标签手环用于患者佩带，且电子标签内设有患者信息，当患者进行康复训练时，需要通过电子标签手环与读取器的感应区进行接触，从而便于在当前康复装置上显示的是对应的患者信息，同时，康复训练过程中产生的数据变化也会储存在对应的数据库中。
所述穿戴式康复机器人上还设有动作补偿模块，所述动作补偿模块与结果分析模块连接，且动作补偿模块与穿戴式康复机器人的控制端连接，动作补偿模块主要是根据结果分析模块分析的结果，来驱动穿戴式康复机器人启动，结果分析模块分析的结果是当前的动作是否符合标准的动作，在不符合的情况下，动作补偿模块可以对穿戴式康复机器人的控制端连接发出控制信号，使患者在手动训练的情况下，改变为机械训练的方式，补偿其剩下的动作，使患者单次的手势训练到达标准的位置，同样，在患者康复的过程中，需要医护人员在旁陪同，使得患者可以更好的完成所需要的手势动作，避免出现因手势不到位导致训练效果差的情况。
所述控制主机内还设有时间计量模块，所述时间计量模块与动作捕捉模块连接，且时间计量模块与数据库连接，时间计量模块主要目的是采集患者单次运动的时间，即从开始的情况到符合标准动作的情况所花费的时间，利于对患者的训练状况进行了解，并可以更好的对下次训练计划进行分析和设定。
所述数据库内还设有数据分析模块和数据更新模块，所述数据分析模块用于根据当前训练信息来分析下一次的训练信息，且数据分析模块与数据更新模块连接，所述数据更新模块与数据库连接，数据更新模块主要是将数据分析模块分析的训练信息更新到数据库内。
所述座椅装置上设有紧急控制器，所述紧急控制器用于控制整个康复装置的启动，设置的紧急控制器是为了在遇到紧急情况时，切断整个康复装置的供电系统以及供气系统，确保医护人员可以手动对康复装置进行操作，提升安全性。
实施例二
根据图5所示，所述康复装置设有四组，也可以设置更多的康复装置，每个康复装置均对应一组控制主机，用于医护人员或者是患者进行控制，而多个控制主机则与一组监控主机对应，则通过一组监控主机可以监控并控制多个康复装置，随着康复装置的增多，避免监控主机运行过慢，也可以设置多个监控主机来进行分管。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，包括康复装置、控制主机和监控主机，其特征在于：所述康复装置上安装有控制主机，且康复装置的四周均分布有高清摄像头，所述控制主机内设有显示模块、视频捕捉模块、动作捕捉模块和动作绘制模块，所述视频捕捉模块与高清摄像头连接，且视频捕捉模块与动作绘制模块连接，所述动作绘制模块与动作捕捉模块连接，且动作捕捉模块的捕捉端设置在康复装置内，所述动作绘制模块与显示模块连接，所述监控主机内设有数据库、数据获取模块、动作对比模块和结果分析模块，所述数据库与数据获取模块连接，且数据获取模块与结果分析模块连接，所述结果分析模块与动作对比模块连接，且动作对比模块与动作绘制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，其特征在于：所述康复装置包括座椅装置和穿戴式康复机器人，所述穿戴式康复机器人上分布有动作捕捉模块，所述座椅装置上设有外接显示器和语言播报模块，所述外接显示器与显示模块连接，且外接显示器与语音播报模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，其特征在于：所述控制主机上设有读取器和电子标签手环，所述读取器与数据库连接，且读取器与电子标签手环相互匹配，所述电子标签手环用于患者佩带，且电子标签内设有患者信息。
4.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，其特征在于：所述穿戴式康复机器人上还设有动作补偿模块，所述动作补偿模块与结果分析模块连接，且动作补偿模块与穿戴式康复机器人的控制端连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，其特征在于：所述控制主机内还设有时间计量模块，所述时间计量模块与动作捕捉模块连接，且时间计量模块与数据库连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，其特征在于：所述数据库内还设有数据分析模块和数据更新模块，所述数据分析模块用于根据当前训练信息来分析下一次的训练信息，且数据分析模块与数据更新模块连接，所述数据更新模块与数据库连接。
7.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉的手势识别康复系统，其特征在于：所述座椅装置上设有紧急控制器，所述紧急控制器用于控制整个康复装置的启动。
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