CN116110535B - 基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法、反馈设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法、反馈装置及存储介质，所述方法包括如下步骤：获取目标信号的位置；根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态；其中，通过贴附于用户腹部表面的控制器生成所述目标信号；通过虚拟现实头戴式设备与所述控制器通讯连接，且通过所述头戴式设备获取所述目标信号的位置。本技术方案通过虚拟现实头戴式设备检测控制器的目标信号，并且将控制器的位置变化视为腹部运动，从而实现用户呼吸状态的判断识别，该识别方式在虚拟现实头戴式设备使用时，无需额外增加监测用户呼吸的硬件，从而减少设备成本，降低开发及生产难度。

Description

基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法、反馈设备及存储介质

技术领域

本发明涉及虚拟现实设备技术领域，具体涉及一种基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法、反馈装置及存储介质。

背景技术

为了提高呼吸练习的参与度并为持续练习提供更多指导，可以通过呼吸生物反馈让用户直接了解他们的呼吸状态。呼吸信号（吸气、呼气）可以通过不同的传感器检测并实时反馈给用户，通常以视觉或听觉刺激的形式。有许多不同的方法可以根据目标呼吸方式和环境来量化用户的呼吸，例如测量来自嘴或鼻孔的气流的量或温度，或检测细微的呼吸引起的噪音。

中国专利CN113303784A-公开了一种通气设备，包括呼吸识别装置、呼吸回路和通气控制单元；呼吸回路与通气控制单元连接，在通气控制单元的控制下向患者提供通气支持；呼吸识别装置与通气控制单元连接；呼吸识别装置包括：传感器，贴附在患者腹部；处理模块，用于获取传感器产生的传感器压力；按照预设变化率确定方法，根据传感器压力确定压力变化率；根据压力变化率的变化识别患者的呼吸状态；根据患者的呼吸状态控制通气设备进行通气模式切换；其中，处理模块根据患者的呼吸状态控制通气设备进行通气模式切换，至少包括下面任意一种切换方式：如果患者的呼吸状态为开始吸气，则触发吸气通气模式；如果患者的呼吸状态为开始呼气，则触发呼气通气模式。在此专利中，通过传感器检测腹部压力变化来识别患者呼吸状态，该测量方式会产生较高的设备成本和工作量。

中国专利CN111317476A-公开了一种呼吸气流信号的睡眠呼吸暂停综合征检测装置，湿度传感器固定在呼吸面罩出气口前，所述数据采集及无线传输节点，包括分压电路、第一微处理器、蜂鸣器和指示灯；湿度传感器与精密电阻串联形成分压电路；精密电阻两端的电压与第一微处理器模数转换接口连接，通过无线通信将呼吸信号发送给接收节点，接收节点连接指示灯和蜂鸣器；接收节点，包括第二微处理器；第二微处理器接收到数据采集及无线传输节点发送来的数据后，传输给呼吸信号处理模块。本发明通过湿度传感器检测呼吸气流湿度变化，通过呼吸气流信号计算呼吸频率，呼吸暂停开始时间、结束时间、时长、在测试过程中的暂停次数，及时产生报警信号。在此专利中，通过呼吸气流信号来计算呼吸频率，从而量化患者的呼吸状态，该测量方式同样也会产生较高的设备成本和工作量。

综上所述，现有技术中作为反馈呼吸的一部分所需的呼吸信号的传统测量方式，会产生较高的设备成本和工作量。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法、反馈装置及存储介质，该方法利用现代虚拟现实设备以及控制器来捕获和反馈用户呼吸状态，旨在解决现有的呼吸反馈需要额外的设备才能实现测量，继而导致成本高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法，包括如下步骤：

获取目标信号的位置；

根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态；其中，

通过贴附于用户腹部表面的控制器生成所述目标信号；

通过虚拟现实头戴式设备与所述控制器通讯连接，且通过所述头戴式设备获取所述目标信号的位置。

作为本发明的进一步改进：所述根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态的步骤包括：

检测所述控制器远离所述虚拟现实头戴式设备，判定用户处于吸气状态；

或，检测所述控制器接近所述虚拟现实头戴式设备，判定用户处于呼气状态。

作为本发明的进一步改进：包括如下步骤：

与腹部表面正交建立坐标轴，且确定所述坐标轴为所述控制器的目标向量；

检测所述控制器当前帧与上一帧的位置，分别获得当前帧的目标向量以及上一帧的目标向量；

当前帧的目标向量减去上一帧的目标向量，获得位置增量；

设定远离所述虚拟现实头戴式设备的方向为预设向量，通过所述位置增量与所述预设向量的点乘获得运动夹角；

当运动夹角小于90°，则判定用户处于吸气状态；

当运动夹角大于90°，则判定用户处于呼气状态。

作为本发明的进一步改进：还包括如下步骤：

检测所述控制器相对所述虚拟现实头戴式设备静止，判定用户处于屏息状态。

作为本发明的进一步改进：还包括呼吸校准步骤：

在第一事件中，获得吸气校准完成度；

在第二事件中，获得屏息校准完成度；

在第三事件中，获得呼气校准完成度；

比对所述第一事件、所述第二事件、所述第三事件的校准完成度与预设完成度，若低于所述预设完成度，则重新呼吸校准；

若大于所述预设完成度，则结束校准。

作为本发明的进一步改进：与腹部表面正交的轴，确定为所述控制器的目标向量；

检测所述控制器当前帧与上一帧的位置，分别获得当前帧的目标向量以及上一帧的目标向量；

当前帧的目标向量减去上一帧的目标向量，获得位置增量；

随着时间的累积，对位置增量的绝对值进行求和；

记录每一帧的总和位置增量值，以随时间生成一个总和增量系列；

通过总和增量系列计算一个用于平滑的短移动平均值，以及一个用于趋势分析的长移动平均值；

对每帧的短移动平均值、长移动平均值进行比较，获得趋势值；

根据趋势值对每一帧的呼吸状态进行实时分类，若趋势值为正值，则表示腹部向前运动，用户处于吸气状态；

若趋势值为负值，则表示腹部向后运动，用户处于呼气状态。

作为本发明的进一步改进：在第二事件中，检测所述控制器的位置增量是否超出屏息阈值；

若超出，则减少校准完成度。

作为本发明的进一步改进：根据所述控制器的帧率以及事件时长，获得事件中所述控制器的最大检测次数。

作为本发明的进一步改进：检测所述控制器的位移方向与对应事件的预设方向保持一致时，每一次检测为该事件增加正向反馈值；

通过完成一次事件时获得的所述正向反馈值除以最大检测次数，获得当前事件的校准完成度。

作为本发明的进一步改进：所述控制器通过内置的测距模块生成所述目标信号。

作为本发明的进一步改进：所述测距模块包括红外传感器、陀螺仪、加速计。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种呼吸生物反馈装置，包括：

检测模块，用于获取目标信号的位置；

计算模块，用于根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态；

测距模块，用于生成所述目标信号。

作为本发明的进一步改进：控制器，内置有所述测距模块；

虚拟现实头戴式设备，内置有所述检测模块以及所述计算模块，所述虚拟现实头戴式设备与所述控制器通讯连接。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种呼吸生物反馈设备，所述呼吸生物反馈设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的呼吸生物反馈程序，所述呼吸生物反馈程序被所述处理器执行时实现上述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储呼吸生物反馈程序，所述程序被处理器执行时实现上述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的步骤。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本技术方案的呼吸生物反馈方法，步骤包括：获取目标信号的位置；根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态；其中，通过贴附于用户腹部表面的控制器生成所述目标信号；通过虚拟现实头戴式设备与所述控制器通讯连接，且通过所述头戴式设备获取所述目标信号的位置。本技术方案通过虚拟现实头戴式设备检测控制器的目标信号，并且将目标信号的位置变化视为腹部运动，从而实现用户呼吸状态的判断识别，该识别方式在虚拟现实头戴式设备使用时，无需额外增加监测用户呼吸的硬件，从而减少设备成本，降低开发及生产难度。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本申请的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法一实施例的流程示意图；

图2为本申请的呼吸校准步骤一实施例的流程示意图；

图3为本申请涉及的硬件运行环境的呼吸生物反馈设备一实施例的结构示意图。

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的一部分实施例，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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有技术中作为反馈呼吸的一部分所需的呼吸信号的传统测量会产生较高的设备成本和工作量。

本发明的目的是提出一种基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法、反馈装置及存储介质，该方法利用现代虚拟现实设备以及控制器来捕获和反馈用户呼吸状态，旨在解决现有的呼吸反馈需要额外的设备才能实现测量，继而导致成本高的技术问题。

请参阅图1，本技术方案的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法一实施例中，该方法包括如下步骤：

S100：获取目标信号的位置；

S200：根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态；其中，

通过贴附于用户腹部表面的控制器生成所述目标信号；

通过虚拟现实头戴式设备与所述控制器通讯连接，且通过所述头戴式设备获取所述目标信号的位置。

具体而言，在本实施例中，控制器具体为操作手柄，该呼吸生物反馈方法通过结合Pico官方或任何其他虚拟设备厂商提供的，且适配其自家虚拟设备的开发工具包来实现控制器的位置检测，其通过Unity调用SDK获取对应操作手柄的位置传感器的数据。

当代虚拟现实头戴式设备一般带有一组可在3D空间中进行位置跟踪的操作手柄。在任何时候，操作手柄的位置都可以非常精确地被确定。如果放置在腹部，操作手柄随时间的相对位置变化可视为呼吸引起的腹部运动。腹部扩张（吸气）将操作手柄相对于用户略微向前推动；腹部收缩（呼气）将操作手柄相对于用户略微向后移动。因此，当前呼吸状态可以实时反馈给用户。

值得注意的是，它可以与不同的虚拟现实设备、制造商或跟踪技术（外向内和内向外跟踪）一起使用，只要虚拟现实系统实现手柄的精确位置跟踪。

本技术方案通过虚拟现实头戴式设备检测控制器的目标信号，并且将目标信号的位置变化视为腹部运动，从而实现用户呼吸状态的判断识别，该识别方式在虚拟现实头戴式设备使用时，无需额外增加监测用户呼吸的硬件，从而减少设备成本，降低开发及生产难度。

进一步地，在某一实施例中，所述步骤S200：根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态包括：

S201：检测所述控制器远离所述虚拟现实头戴式设备，判定用户处于吸气状态；

S202：或，检测所述控制器接近所述虚拟现实头戴式设备，判定用户处于呼气状态；

S203：或，检测所述控制器相对所述虚拟现实头戴式设备静止，判定用户处于屏息状态。

具体而言，控制器放置在腹部，控制器随时间的相对位置变化可视为呼吸引起的腹部运动。腹部扩张（吸气）将控制器相对于用户略微向前推动；腹部收缩（呼气）将控制器相对于用户略微向后移动；腹部静止（屏息）时控制器相对于用户略微静止。

进一步地，在某一实施例中，基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法还包括如下步骤：

S301：与腹部表面正交建立坐标轴，且确定所述坐标轴为所述控制器的目标向量；

S302：检测所述控制器当前帧与上一帧的位置，分别获得当前帧的目标向量以及上一帧的目标向量；

S303：当前帧的目标向量减去上一帧的目标向量，获得位置增量；

S304：设定远离所述虚拟现实头戴式设备的方向为预设向量，通过所述位置增量与所述预设向量的点乘获得运动夹角；

S305：当运动夹角小于90°，则判定用户处于吸气状态；

S306：当运动夹角大于90°，则判定用户处于呼气状态。

具体而言，由于整个呼吸过程是一个连续的过程，因此在每一帧都会记录当前控制器在空间中的位置，并且与上一帧的位置进行比较。假设第一帧控制器的位置记作A（A为三维坐标x，y，z），第二帧记作B，在获得连续两帧后，我们通过B-A来计算位置增量N。已知用户正面为正方向且腹式呼呼吸在吸气阶段，腹部应当向外鼓起，也就是控制器应向前做运动，该方向记作O，通过向量的点乘来计算N与O方向是否一致，从而判断连续两帧之间，用户的吸气时控制器是否向外移动。

公式：

计算夹角：

当θ>0，则判断为方向基本相同，夹角在0°到90°之间，则判定当前帧的呼吸状态是吸气；

当θ=0，此时两者的方向正交或相互垂直，则判断当前帧是无效的吸气；

当θ<0，两者的方向基本相反，夹角在90°到180°之间 ，则判定当前帧的呼吸状态是呼气；

此外，当用户屏息时：腹部为静止不动，此时会监测控制器的移动距离是否超出阈值。

进一步地，在某一实施例中，基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法还包括呼吸校准步骤。呼吸校准步骤用于引导用户有一个正确的腹式呼吸的时间概念，并且反馈到程序当前应该校准的是吸气还是呼气或是屏息，从而提高呼吸练习的参与度，并为持续练习提供更多指导，通过呼吸生物反馈让用户直接了解自身的呼吸状态。呼吸校准步骤涉及到的事件的校准完成度的目的在于让用户了解本次腹式呼吸是否存在瑕疵。

呼吸校准步骤包括：

S401：在第一事件中，获得吸气校准完成度；

S402：在第二事件中，获得屏息校准完成度；

S403：在第三事件中，获得呼气校准完成度；

S404：比对所述第一事件、所述第二事件、所述第三事件的校准完成度与预设完成度，若低于所述预设完成度，则重新呼吸校准；

S405：若大于所述预设完成度，则结束校准。

值得注意的是，呼吸校准步骤还可以采用另一种检测呼吸状态的计算方式，该方式包括如下步骤：

与腹部表面正交的轴，确定为所述控制器的目标向量；

检测所述控制器当前帧与上一帧的位置，分别获得当前帧的目标向量以及上一帧的目标向量；

当前帧的目标向量减去上一帧的目标向量，获得位置增量；

随着时间的累积，对位置增量的绝对值进行求和；

记录每一帧的总和位置增量值，以随时间生成一个总和增量系列；

计算一个用于平滑的短移动平均值，以及一个用于趋势分析的长移动平均值；

对每帧的短移动平均值、长移动平均值进行比较，获得趋势值；

根据趋势值对每一帧的呼吸状态进行实时分类，若趋势值为正值，则表示腹部向前运动，用户处于吸气状态；

若趋势值为负值，则表示腹部向后运动，用户处于呼气状态。

具体而言，在本实施例中，每一次腹式呼吸都会分为3个事件：

第一事件：吸气，预设持续时间4秒

第二事件：屏息，预设持续时间1秒

第三事件：呼气，预设持续时间4秒

对应的腹部表现为，吸气时，腹部会向外鼓起。屏息时，腹部保持不动。呼气时，腹部向内收缩。

如图2所示，每一个事件通过虚拟现实头戴式设备的语音来引导完成。在每个事件的周期内，设备时刻监测控制器的位置数据，设备通过另一种检测呼吸状态的计算方式计算出控制器的移动方向：

确定手柄的目标向量，即与腹部正交的轴。在虚拟现实中，用户可以以6个自由度（3个位置轴、3个旋转轴）自由移动和旋转。这同样适用于控制器。与用户和控制器的当前位置或旋转无关，任何手柄沿与用户腹部正交的轴的移动都表示横膈膜呼吸。而沿非目标向量的任何运动以及任何控制器旋转都表明与膈式呼吸无关的手柄运动伪影；

对于每个时间帧（取决于虚拟现实耳机的刷新率，大约每11到14毫秒），确定沿目标向量与前一帧的位置增量；

随着时间的推移累积（求和）增量值，对位置增量的绝对值进行求和；

记录每一帧的总和位置增量值，以随时间生成一个总和增量系列；

通过总和增量系列计算一个用于平滑的短移动平均值（例如，10 帧）和一个用于趋势分析的长移动平均值（例如，90 帧），对每帧的短移动平均值、长移动平均值进行比较，获得趋势值。短移动平均值是单位时间内监测到的位置增量；长移动平均值其实是一个标准参考值。目前是每帧都会监测手柄的增量，但是在事件中，呼气或吸气结束后才会判定是否为一次有效呼吸。例如说吸气，如果此帧相对上一帧手柄移动是向前的，则为一次有效增量，向后则不记录在总和增量值中，最后把总和增量值去对比标准参考值来判定呼吸动作的完成度（值越大完成度越高）；

得到的趋势值对每一帧内的当前呼吸状态进行实时分类，正值表示腹部向前运动（即吸气），负值表示腹部向后运动（即呼气）。此外，零附近的小阈值区域可用于控制噪声。噪声是指控制器放在腹部时产生的轻微的抖动位移，在计算时将设置阈值来剔除该噪声。

值得注意的是，在计算过程中，需要排除与呼吸无关的运动伪影，运动伪影指的是每帧内控制器沿非目标矢量（不相关的位置增量）和控制器旋转（旋转增量）的移动。

进一步地，在某一实施例中，根据所述控制器的帧率以及事件时长，获得事件中所述控制器的最大检测次数。

具体而言，通过获取设备实时帧率来设定当前事件的检测频率。例如当前设备的实时帧率为 24帧，通过计算可以得出在一次吸气的事件周期内（4秒），那么程序会进行 24* 4 = 96次检测。屏息和呼气也是同理。

进一步地，在某一实施例中，检测所述控制器的位移方向与对应事件的预设方向保持一致时，每一次检测为该事件增加正向反馈值；

通过完成一次事件时获得的所述正向反馈值除以最大检测次数，获得当前事件的校准完成度。

具体而言，在每个事件获得控制器的移动方向与对应事件的移动方向保持一致时，每次检测都会为该事件增加1点正向反馈的值，那么最大值应当与事件周期内检测次数相等。通过完成一次事件时获得的正向反馈值除以最大检测次数，就可以计算出当前事件的完成度。

进一步地，在某一实施例中，在第二事件中，检测所述控制器的位置增量是否超出屏息阈值；

若超出，则减少校准完成度。

具体而言，在屏息时，理论上腹部属于静止状态，设置屏息阈值的目的是剔除噪声。当位置增量在屏息状态下超出阈值，代表用户其实不在屏息状态下，而相应的事件的完成度会降低。

进一步地，在某一实施例中，所述控制器通过内置的测距模块生成所述目标信号。所述测距模块包括红外传感器、陀螺仪、加速计。

具体而言，控制器的跟踪是基于红外传感器、陀螺仪和加速计来实现的。将三个传感器之间的数据进行算法分析可得到的一个带有空间位置数据的目标信号，虚拟现实头戴式设备检测到该目标信号，可而获得控制器的具体位置。

本技术方案还提出一种呼吸生物反馈装置，包括：

控制器，内置有测距模块；

虚拟现实头戴式设备，内置有检测模块以及计算模块，所述虚拟现实头戴式设备与所述控制器通讯连接；其中，

检测模块用于获取目标信号的位置；

计算模块用于根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态；

测距模块用于生成所述目标信号。

本技术方案还提出一种呼吸生物反馈设备，所述呼吸生物反馈设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的呼吸生物反馈程序，所述呼吸生物反馈程序被所述处理器执行时实现上述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的步骤。

本技术方案还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储呼吸生物反馈程序，所述程序被处理器执行时实现上述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的步骤。

参照图3，图3为本发明一实施例方案涉及的硬件运行环境的呼吸生物反馈设备结构示意图。

如图3所示，该呼吸生物反馈设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM）存储器，也可以是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构并不构成对呼吸生物反馈设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图3所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及呼吸生物反馈程序。

在图3所示的呼吸生物反馈设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明呼吸生物反馈设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在呼吸生物反馈设备中，所述呼吸生物反馈设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的呼吸生物反馈程序，并执行本发明实施例提供的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法。

此外，本实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有呼吸生物反馈程序，该呼吸生物反馈程序被处理器执行时实现如上文所述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的步骤。

存储介质的具体实施方式与上述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的实施方式基本一致，此处不做赘述。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取目标信号的位置；

根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态；其中，

通过贴附于用户腹部表面的控制器生成所述目标信号；

通过虚拟现实头戴式设备与所述控制器通讯连接，且通过所述头戴式设备获取所述目标信号的位置；

其中，所述根据目标信号的位置变化，确定用户的呼吸状态的步骤包括：

检测所述控制器远离所述虚拟现实头戴式设备，判定用户处于吸气状态；

检测所述控制器接近所述虚拟现实头戴式设备，判定用户处于呼气状态；

检测所述控制器相对所述虚拟现实头戴式设备静止，判定用户处于屏息状态；

其中，判定用户处于吸气状态、呼气状态的步骤包括：

控制器与腹部表面正交建立坐标轴，且确定所述坐标轴为所述控制器的目标向量；

检测所述控制器当前的时间帧与上一时间帧的位置，分别获得当前时间帧的目标向量以及上一时间帧的目标向量；

当前时间帧的目标向量减去上一时间帧的目标向量，获得位置增量；

设定远离所述虚拟现实头戴式设备的方向为预设向量，通过所述位置增量与所述预设向量的点乘获得控制器的方向与预设向量的方向之间的运动夹角；

当运动夹角小于90°，则判定用户处于吸气状态；

当运动夹角大于90°，则判定用户处于呼气状态；

还包括呼吸校准步骤：

在第一事件中，获得吸气校准完成度；

在第二事件中，获得屏息校准完成度；

在第三事件中，获得呼气校准完成度；

比对所述第一事件、所述第二事件、所述第三事件的校准完成度与预设完成度，若低于所述预设完成度，则重新呼吸校准；

若大于所述预设完成度，则结束校准；

其中，所述第一事件为吸气，且持续预设时长；所述第二事件为屏息，且持续预设时长；所述第三事件为呼气，且持续预设时长；

其中，获得吸气校准完成度、获得屏息校准完成度、获得呼气校准完成度的步骤包括：

根据所述控制器的帧率以及事件时长，获得事件中所述控制器的最大检测次数；

检测所述控制器的位移方向与对应事件的预设方向保持一致时，每一次检测为该事件增加正向反馈值；通过完成一次事件时获得的所述正向反馈值除以最大检测次数，获得当前事件的校准完成度；

其中，所述事件时长为第一事件的吸气预设时长，或第二事件的屏息预设时长，或第三事件的呼气预设时长。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法，其特征在于，在第二事件中，检测所述控制器的位置增量是否超出屏息阈值；

若超出，则减少屏息校准完成度。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法，其特征在于，所述控制器通过内置的测距模块生成所述目标信号。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法，其特征在于，所述测距模块包括红外传感器、陀螺仪、加速计。

5.一种呼吸生物反馈设备，其特征在于，所述呼吸生物反馈设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的呼吸生物反馈程序，所述呼吸生物反馈程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的步骤。

6.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储呼吸生物反馈程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的基于虚拟现实的呼吸生物反馈方法的步骤。