CN117942481B - 一种认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及认知障碍康复训练及测试技术领域，一种认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，包括监控模块，用于获取被测人员的头部位置图像，并形成图像数据；位置探测器，用于获取被测人员使用的辅助用品上被检测物的位置信号，并形成被测物数据；3D演示设备，用于播放演练动作对应图像，以引导被测人员做出相同动作；主控制模块，与监控模块、位置探测器和3D演示设备通讯连接，用于对3D演示设备下达播放演示画面指令、接收图像数据和被测物数据、以及处理图像数据和被测物数据并形成测试数据和测试结果。该设备可以实时演示功能障碍人员应做动作，并记录老人动作过程，以此判断老人对应动作的准确程度。

Description

一种认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备

技术领域

本发明涉及认知障碍康复训练及测试技术领域，特别是一种认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备。

背景技术

日常生活活动指人们为了维持生存及适应生存环境而每天必须反复进行的、最基本的、其有共性的身体活动，即进行衣食住行及个人卫生等的基础动作和技巧。认知障碍老年人随着疾病的进展，日常生活能力会逐渐下降，老人学习新知识较困难，同时伴有失用、失认，不能进行复杂的运动，因此早期以简单的日常生活习惯训练为主。

针对老人身体组织和结构、活动和参与层面，对身体虚弱的老人进行力量训练，旨在教会、指导和训练老人，使其了解程序、掌握技巧、具备维持生命和日常生活自理的能力。日常生活能力训练主要围绕老人进餐、穿衣、洗漱、修饰、控制大小便、如厕、床椅转移、平地行走、上下楼梯；场景式生活能力训练，如模拟超市购物、乘坐交通工具等，让认知障碍老人尽可能自己完成力所能及的家务劳动。在认知障碍老人的康复护理中，要细心照顾老人的日常生活起居，明确顺序一项一项地反复进行，最好是集体性的并带有娱乐性的训练，可增加老人的兴趣。训练常采用连环技术，即将日常生活中一些活动分解成一系列动作，让老人分步学习，待前一步动作掌握后，再学习下一步动作，逐步将每个动作以串连的形式连接起来，使老人最终完成包含一整套系列动作的适动，达到改善老年人认知功能、促进社交互动、减少并发症等康复效果。

针对上述问题，日常的方式是单人对老人进行一对一的辅助训练，每个老人专人辅导规定动作，对服务人员造成较多的挑战，不仅服务内容简单重复，每个老人的认知水平不同，对不同老人的认知水平的演练进度也不同，因此记录和归类老人认知水平比较困难。另外，每个老人单独配专人辅助练习，人工成本非常高，因此需要一种自动化的设备进行辅助。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，该设备可以实时演示功能障碍人员应做动作，并记录老人动作过程，以此判断老人对应动作的准确程度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，包括

监控模块，用于获取被测人员的头部位置图像，并形成图像数据；

位置探测器，用于获取被测人员使用的辅助用品上被检测物的位置信号，并形成被测物数据；

3D演示设备，用于播放演练动作对应图像，以引导被测人员做出相同动作；

主控制模块，与所述监控模块、位置探测器和3D演示设备通讯连接，用于对3D演示设备下达播放演示画面指令、接收图像数据和被测物数据、以及处理图像数据和被测物数据并形成测试数据和测试结果；

数据储存模块，与主控制模块通讯连接，用于储存演示画面、测试数据和测试结果；

通讯模块，与主控制模块通讯连接，用于数据储存模块与外部设备进行数据交换。

作为优选的，所述认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备的使用方法包括

步骤11、将被测人员安排到预定位置，并让被测人员拿取含有被检测物的辅助用品，开启主控制模块，通过监控模块和位置探测器获取被测人员人数，对每一个被测人员的图像数据和被测物数据配对，并对配对后的图像数据和被测物数据形成单独的信道；

步骤12、再次控制主控制模块对3D演示设备下达播放演练动作对应图像指令，同时获取成对的图像数据和被测物数据，将图像数据和被测物数据储存在数据储存模块，直至预定时间或达到预定结果；

步骤13、主控制模块获取被测人员的图像数据和被测物数据配对后的数据组，对数据组中的图像数据和被测物数据进行拟合，生成测试结果，测试结果发送到数据储存模块储存，以备调用。

作为优选的，所述被测物数据包括

被检测物的移动路径数据、

被检测物的最终位置数据、以及

被检测物对齐数据以及直至被检测物对齐前的过程时间数据。

作为优选的，所述3D演示设备包括

扇叶模块，包括能够被驱动转动的多层投影扇叶；

投影设备，其具有图像投射模块，所述图像投射模块朝向多层投影扇叶，以对多层所述投影扇叶同步投射演练动作对应图像。

作为优选的，所述投影设备有两组，且两组投影设备分别设置在扇叶模块斜前方的两侧，每一投影设备的图像投射范围为多层投影扇叶回转轴心的半扇，两组投影设备在投影扇叶上投射的图像相互拼合形成完整演练动作对应图像。

作为优选的，所述扇叶模块中，多层所述投影扇叶均向前倾斜设置，且后层的投影扇叶的倾斜角度大于前层的投影扇叶的倾斜角度。

作为优选的，所述演练动作对应图像包括多个投影画面单元，投影画面单元的数量与所述投影扇叶的层数相同，多个所述投影画面单元的画面逐一投放到多层所述投影扇叶的前表面。

作为优选的，所述演练动作对应图像的获取方法包括

步骤21、在固定场景标记中轴线，在中轴线的两侧对称布置多个录像设备，演示人员在中轴线周围做出演练动作，在此过程中通过录像设备记录图像；

步骤22、对步骤21中在中轴线一侧的多个录像设备获取的图像进行处理和拼接，形成一侧投影画面。

作为优选的，所述步骤22包括，

步骤221、将图像以中轴线为边缘进行裁剪获取第一处理图像；

步骤222、将第一处理图像以目标分辨率的第一方向尺寸，对第一图像进行保持横纵比拉伸，生成第二处理图像；

步骤223、将第二处理图像保持第一方向尺寸，并在第二方向上调整尺寸，生成第三处理图像；

步骤224、将多个第三处理图像相互拼合，形成一侧投影画面。

使用本发明的有益效果是：

本设备可以向被检测人示范需要进行的动作，同时进行动作的过程中记录被检测人员的动作轨迹、动作时间和动作最终结果，通过上述的动作轨迹、动作时间和动作最终结果来甄别被检测人需要做的动作的完成情况，是否完成、以及一次完成或多次完成等，从而可让工作人员了解不同被测人员的对一个动作的认知能力和执行能力。

附图说明

图1为认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备的示意图。

图2为辅助设备示意图。

图3为认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备的模块连接示意图。

图4为3D演示设备的模块示意。

图5为3D演示设备的布置效果图。

图6为3D演示设备中扇叶变化角度后的效果图。

图7为3D演示设备中扇叶变化的投影角度示意图。

图8为投影画面获取示例图。

图9为投影画面投影原理图。

附图标记包括：

10-演示及监控设备，11-主控制模块，12-监控模块，13-位置探测器，14-3D演示设备，141-投影设备，142-扇叶模块，1421-投影扇叶，1421A-第一层扇叶，1421B-第二层扇叶，1421C-第三层扇叶，1421D-第四层扇叶，143-投影光线，143A-第一投影光线边缘，143B-第二投影光线边缘，143C-第三投影光线边缘，143D-第四投影光线边缘，15-数据储存模块，16-通讯模块；

20-衣服，21-被检测物；

M-第一夹角，N-第二夹角；

L1~L4-左侧投影画面单元；

R1~R4-右侧投影画面单元。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

为解决现有技术中每个老人单独配专人辅助练习，人工成本非常高，因此需要一种自动化的设备进行辅助的问题，本实施例提出的演示及监控设备10，如图1-图9所示，包括监控模块12，用于获取被测人员的头部位置图像，并形成图像数据；位置探测器13，用于获取被测人员使用的辅助用品上被检测物21的位置信号，并形成被测物数据；3D演示设备14，用于播放演练动作对应图像，以引导被测人员做出相同动作；主控制模块11，与监控模块12、位置探测器13和3D演示设备14通讯连接，用于对3D演示设备14下达播放演示画面指令、接收图像数据和被测物数据、以及处理图像数据和被测物数据并形成测试数据和测试结果；数据储存模块15，与主控制模块11通讯连接，用于储存演示画面、测试数据和测试结果；通讯模块16，与主控制模块11通讯连接，用于数据储存模块15与外部设备进行数据交换。

本实施例中的监控设备为可自动对焦人脸的设备，例如海康威视的监控摄像机，位置探测器13可以采用红外线监视器，如位置探测器13采用红外线监视器，对应衣服20上的被检测物21可采用红外线发生器。如位置探测器13采用荧光探测器，则对应衣服20上的被检测物21可采用荧光发生器。在一些其他实施例中，还可以采用视频采集装置，对应的衣服20上的被检测物21可采用视频采集装置可识别的标识。

3D演示设备14，可采用通用的裸眼3D设备，3D演示设备14的需求是具有较大的观看视角，由于本设备需要多人同时使用，需要较大的观察范围，以方便多人观看的情况下分布多人位置。

主控制模块11采用计算机指令集为X86架构的设备，例如家用便携式电脑，其可以通过总线同步获取数据以及下达对应的调取指令，对多标准的工业软件具有良好的兼容性。

数据储存模块15可以采用sata硬盘和机械硬盘，sata硬盘作为主盘，机械硬盘作为自动备份数据的从盘，机械硬盘具有更好的数据记录和数据找回防遗失能力，因此不需要网络云盘备份。

通讯模块16优选为可短距离传输数据的蓝牙模块，或者是通过数据线传输。在一些实施例中，如需要远程调取数据，可通过通讯模块16与云盘信号连接，用以备份测试结果，方便老人家属或者管理人员远程调取测试结果。

如图1所示，本实施例中的演示及监控设备10为固定结构的框架式设备，在设备1m左右高度的前部位置设置3D演示设备14，监控模块12和位置探测器13安装在演示及监控设备10前部上方。其余部件，如主控制模块11、数据储存模块15和通讯模块16均可安装在演示及监控设备10的内部。

上述的演示及监控设备10的使用方法包括步骤11、将被测人员安排到预定位置，并让被测人员拿取含有被检测物21的辅助用品，开启主控制模块11，通过监控模块12和位置探测器13获取被测人员人数，对每一个被测人员的图像数据和被测物数据配对，并对配对后的图像数据和被测物数据形成单独的信道；

在一些可行的实施效果中，步骤11中，被测人员安排到预定位置，监控模块12可获取人脸的位置，位置探测器13获取到该人员拿取含有被检测物21的衣服20，通过空间方向拟合技术，将监控模块12可获取人脸和被检测物21的衣服20进行空间拟合，并记录人脸和此组的被检测物21进行配对，并形成单独的信道。此步骤的优点是，不需要单独登记被测人员信息，也不需要单独对被测人员拿取的衣服20上的被检测物21进行对应的登记，使用非常方便。

步骤12、再次控制主控制模块11对3D演示设备14下达播放演练动作对应图像指令，同时获取成对的图像数据和被测物数据，将图像数据和被测物数据储存在数据储存模块15，直至预定时间或达到预定结果；

在一些可行的实施效果中，上述的3D演示设备14开始播放画面后，演示及监控设备10开始计时，被测试人可穿衣的过程中将被测试人的动作通过被检测物21形成的特征点的方式全部记录，因此，得到的画面数据为每一个被检测物21的移动路径轨迹。到达预定时间后或者一个数据特征实现后完成动作记录，一个数据特征实现可采用衣服20的前襟上设置磁体以及磁力传感器，当被测试人穿好衣服20后，拉上拉链，磁体触发磁力传感器无线回传信号。

步骤13、主控制模块11获取被测人员的图像数据和被测物数据配对后的数据组，对数据组中的图像数据和被测物数据进行拟合，生成测试结果，测试结果发送到数据储存模块15储存，以备调用。本实施例横纵的测试结果可以是被检测物21移动路径的画面、以及对应完成时间的数据、图像组。

作为优选的，为了向被测试人提供更好的演示效果，本实施例还提出了3D演示设备14，该3D演示设备14成本非常低廉，同时还可以方便投影画面的制作，其主要的效果是增加3D演示设备14播放效果的立体感。3D演示设备14包括扇叶模块142，包括能够被驱动转动的多层投影扇叶1421；投影设备141，其具有图像投射模块，图像投射模块朝向多层投影扇叶1421，以对多层投影扇叶1421同步投射演练动作对应图像。

如图4和图5所示，3D演示设备14包括投影设备141和扇叶模块142，其中扇叶模块142为由电机驱动可转动的多层投影扇叶1421，多层投影扇叶1421为透明或半透明材料制成，多层投影扇叶1421由电机驱动转速达到10r/s,每层投影扇叶1421共具有6片单体投影扇叶1421，因此可达到60hz的刷新率，符合人眼观看较好的视觉效果。

本实施例中的投影设备141有两组，两组分别设置在扇叶模块142的左侧和右侧，两组投影设备141为对称式布置。投影设备141的流明超过1000ISO，使得投影设备141在非阳光直射条件下仍然可以在投影扇叶1421上投放清洗的画面。

在一个实施例中，投影设备141在左侧和右侧个布置多个投影仪，每两侧的一对投影仪向一片个投影扇叶1421投放画面，其可以实现对多层投影扇叶1421投影。作为优选的，投影设备141有两组，且两组投影设备141分别设置在扇叶模块142斜前方的两侧，每一投影设备141的图像投射范围为多层投影扇叶1421回转轴心的半扇，两组投影设备141在扇叶上投射的图像相互拼合形成完整演练动作对应图像。使用2个对称布置的投影设备141，即两个投影仪分别设置在扇叶模块142的两侧，通过两个投影仪为多层投影扇叶模块142投影。由于投影的影像投射在多层投影扇叶1421上，可通过对扇叶投放不同的画面，使得在演示及监控设备10正面的人员可以观看到较为立体的演示图像。

如图6和图7所示，为了避免前面层的投影扇叶1421遮挡后一层的投影扇叶1421表面的画面，扇叶模块142中，多层投影扇叶1421均向前倾斜设置，且后层的投影扇叶1421的倾斜角度大于前层的投影扇叶1421的倾斜角度。因此，投影设备141投射的影像会分批的逐一投射到对应的多层投影扇叶1421上，避免扇叶遮挡投影光线143的作用。

本实施例中，以第一层扇叶1421A和第二层扇叶1421B为例，投影设备141投放的光线，其对应第一层扇叶1421A的边缘为第一投影光线边缘143A和第二投影光线边缘143B，第一投影光线边缘143A和第二投影光线边缘143B之间的光线全部投放在第一层扇叶1421A的正面。类似的，对应第二层扇叶1421B的边缘为第三投影光线边缘143C和第四投影光线边缘143D，第三投影光线边缘143C和第四投影光线边缘143D之间的光线全部投放在第二层扇叶1421B的正面。为了使3D演示设备14播放的画面更具有立体感和真实感，投影扇叶1421的层数越多，第二投影光线边缘143B和第三投影光线边缘143C之间的间隔越小越好，同时扇叶模块142的转速越快，画面质量也越好。

由于，本实施例中，采用左侧一个投影设备141、右侧一个投影设备141，共2个投影设备141播放演练动作，演练动作对应图像包括多个投影画面单元，投影画面单元的数量与扇叶的层数相同，多个投影画面单元的画面逐一投放到多层投影扇叶1421的前表面。

如图8所示，演练动作对应图像的获取方法包括步骤21、在固定场景标记中轴线，在中轴线的两侧对称布置多个录像设备，演示人员在中轴线周围做出演练动作，在此过程中通过录像设备记录图像；步骤22、对步骤21中在中轴线一侧的多个录像设备获取的图像进行处理和拼接，形成一侧投影画面。

如图9所示，步骤22包括，步骤221、将图像以中轴线为边缘进行裁剪获取第一处理图像，如图8，获得左侧投影画面单元L1、L2、L3、L4；步骤222、将第一处理图像以目标分辨率的第一方向尺寸，对第一图像进行保持横纵比拉伸，生成第二处理图像；步骤223、将第二处理图像保持第一方向尺寸，并在第二方向上调整尺寸，生成第三处理图像；步骤224、将多个第三处理图像相互拼合，形成左侧投影画面。

如上所示，可采用同样的方法获得多个右侧投影画面单元R1、R2、R3、R4，多个右侧投影画面单元R1、R2、R3、R4拼合组成右侧投影画面。右侧投影画面和左侧投影画面同时向扇叶模块142上的四层投影扇叶1421上投影，即四个左侧投影画面单元L1、L2、L3、L4和四个右侧投影画面单元R1、R2、R3、R4同时分别投放画面到第一层扇叶1421A、第二层扇叶1421B、第三层扇叶1421C和第四层扇叶1421D，即可得到完整的、立体的画面。

作为优选的，本演示及监控设备10可以设置扇叶模块142和投影设备141对应的固定安装位，确保投影设备141向扇叶模块142投射画面的角度和相对距离，使用者不需要调整投影设备141和扇叶模块142的相对位置和相对角度。

另外，为了减少优化单侧投影画面单元的视频制作剪辑量，可使得投影扇叶1421和根部到投影投影设备141之间的连线与投影扇叶1421所在面之间的夹角，即图7中的第一夹角M和第二夹角N保持相同，因此，在制作演练动作对应图像时，将第二处理图像保持第一方向尺寸，并在第二方向上调整尺寸，第二方向尺寸可保持统一尺寸，可减少步骤223的计算量，降低步骤223的实现难度。

实施例1

以上可作为实施例，在其他实施例中，还可以根据穿裤子动作、擦脸动作、起床动作等，定制投影画面，以及定制辅助用品。

例如，根据穿裤子动作的动作特征，将被检测物21安装在裤子的双腿裤脚以及裤门拉链处，同时被检测人的双手的手腕和双脚的脚腕处也安装被检测物21，使用时第一步：在床上穿裤子时，先穿患腿，后穿健腿；用健腿撑起臀部，上提裤子；用健手系皮带；

第二步：在椅子上穿裤子时，将患腿交叠在健腿上，先穿患腿，再穿健腿；然后用健手抓住裤腰站起，将裤子上提；最后坐下用健手系皮带；

第三步：在椅子上脱裤子时，先在坐位上松解皮带或腰带；站起时裤子自然落下；先脱健侧，再脱患侧。

在此过程中，由于被检测人的操作裤子穿、脱，被检测物21随着裤子同时被检测人双手的移动路径也被检测到，位置探测器13即可获得被检测人的双手动作路径，从而可以监视被检测人双手、以及双脚的的移动路径是否为穿、脱裤子的常规的移动路径。

在其他实施例中，例如穿脱袜子和鞋穿脱程序中，可以在将被检测物21安装在鞋子或者袜子处，同时被检测人的双手的手腕和双脚的脚腕处也安装被检测物21穿脱袜子和鞋穿脱程序：

第一步：患者取坐位，双手交叉或用健手从腘窝处将患腿抬起置于健侧腿上；

第二步：用健手为患足穿袜或鞋，放下患腿，全脚掌着地，重心转移至患侧，再将健侧下肢放在患侧下肢上，穿好健侧袜或鞋。脱袜子和鞋时则顺序相反。

以上内容仅为本发明的一些实施例，例如擦脸动作、起床动作等，均可根据被动作特点或者被使用的用品的特点定制被检测物21的位置，播放对应的演示动画，在此就不逐一赘述。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，其特征在于：

包括

监控模块，用于获取被测人员的头部位置图像，并形成图像数据；

位置探测器，用于获取被测人员使用的辅助用品上被检测物的位置信号，并形成被测物数据；

3D 演示设备，用于播放演练动作对应图像，以引导被测人员做出相同动作；

主控制模块，与所述监控模块、位置探测器和 3D 演示设备通讯连接，用于对 3D 演示设备下达播放演示画面指令、接收图像数据和被测物数据、以及处理图像数据和被测物数据并形成测试数据和测试结果；

数据储存模块，与主控制模块通讯连接，用于储存演示画面、测试数据和测试结果；

通讯模块，与主控制模块通讯连接，用于数据储存模块与外部设备进行数据交换；

所述 3D 演示设备包括

扇叶模块，包括能够被驱动转动的多层投影扇叶；

投影设备，其具有图像投射模块，所述图像投射模块朝向多层投影扇叶，以对多层所述投影扇叶同步投射演练动作对应图像；

所述投影设备有两组，且两组投影设备分别设置在扇叶模块斜前方的两侧，每一投影设备的图像投射范围为多层投影扇叶回转轴心的半扇，两组投影设备在投影扇叶上投射的图像相互拼合形成完整演练动作对应图像；

所述扇叶模块中，多层所述投影扇叶均向前倾斜设置，且后层的投影扇叶的倾斜角度大于前层的投影扇叶的倾斜角度；

所述演练动作对应图像包括多个投影画面单元，投影画面单元的数量与所述投影扇叶的层数相同，多个所述投影画面单元的画面逐一投放到多层所述投影扇叶的前表面。

2.根据权利要求1 所述的认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，其特征在于：所述认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备的使用方法包括

步骤 11、将被测人员安排到预定位置，并让被测人员拿取含有被检测物的辅助用品，开启主控制模块，通过监控模块和位置探测器获取被测人员人数，对每一个被测人员的图像数据和被测物数据配对，并对配对后的图像数据和被测物数据形成单独的信道；

步骤 12、再次控制主控制模块对 3D 演示设备下达播放演练动作对应图像指令，同时获取成对的图像数据和被测物数据，将图像数据和被测物数据储存在数据储存模块，直至预定时间或达到预定结果；

步骤 13、主控制模块获取被测人员的图像数据和被测物数据配对后的数据组，对数据组中的图像数据和被测物数据进行拟合，生成测试结果，测试结果发送到数据储存模块储存，以备调用。

3.根据权利要求2 所述的认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，其特征在于：所述被测物数据包括

被检测物的移动路径数据、

被检测物的最终位置数据、以及

被检测物对齐数据以及直至被检测物对齐前的过程时间数据。

4.根据权利要求1 所述的认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，其特征在于：所述演练动作对应图像的获取方法包括

步骤 21、在固定场景标记中轴线，在中轴线的两侧对称布置多个录像设备，演示人员在中轴线周围做出演练动作，在此过程中通过录像设备记录图像；

步骤 22、对步骤 21 中在中轴线一侧的多个录像设备获取的图像进行处理和拼接，形成一侧投影画面。

5.根据权利要求4 所述的认知障碍人群生活能力康复训练演示及监控设备，其特征在于：所述步骤 22 包括，

步骤 221、将图像以中轴线为边缘进行裁剪获取第一处理图像；

步骤 222、将第一处理图像以目标分辨率的第一方向尺寸，对第一图像进行保持横纵比拉伸，生成第二处理图像；

步骤 223、将第二处理图像保持第一方向尺寸，并在第二方向上调整尺寸，生成第三处理图像；

步骤 224、将多个第三处理图像相互拼合，形成一侧投影画面。