CN204406327U - 基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统 - Google Patents
基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统，该系统包括声音输出单元，输出不同虚拟场景的声音信息和对使用者的提示语言和评价性语言；三维体感摄影机Kincet，用于追踪人体及动作和接收使用者声控指令；数据处理单元，用于对人体动作的识别和相应康复训练的场景模拟、训练的效果统计等计算；虚拟场景显示单元，用于仿真场景的显示。本实用新型采用了微软发布的体感设备Kinect作为康复训练的肢体和声音的采集设备，可以识别需要人体骨骼和康复的肢体动作，价格低廉，操作简单。增加康复者的使用兴趣，易被所有人接受。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种肢体康复仿真训练系统，属于计算机虚拟仿真领域和自动化控制领域，可应用于使用快速低廉的方式跟踪人体并识别人体肢体动作和人的声音，达到在虚拟仿真环境中人体肢体的康复训练作用。
背景技术
肢体康复模拟仿真训练涉及到康复医学理论，计算机视觉，虚拟现实等领域，在肢体障碍康中优势明显，越来越被人重视，有着广泛的应用价值。
虚拟现实是近年来出现的高新技术，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。目前在3D电影和3D动画游戏中，都是通过鼠标或键盘进行操作，不能在三维虚拟场景中实现人机实时立体交互。
Kinect是微软公司研制的一款体感外设，实际上是一种3D体感摄影机。该设备共有3个摄像头，中间是RGB彩色摄像头，左右两边分别为红外投影机(红外线发射器)和红外摄像头(CMOS红外感应设备)，用于深度探测。Kinect搭配了追焦技术，底座马达会随着对焦物体移动而转动。同时Kinect还内置麦克风阵列，用于语音识别。另外，Kinect作为一款体感设备价格低廉。
发明内容
本实用新型的目的是：提供一种基于三维体感摄影机的肢体康复虚拟仿真训练系统，可以针对需要训练的肢体选用不同的训练项目，启用不同的虚拟场景，并准确地识别人体动作，让使用者在轻松愉快的虚拟场景中进行肢体康复训练，并且系统价格低廉，操作简单。
在上述技术方案中，本实用新型基于三维体感摄影机的肢体康复虚拟仿真训练系统在实际应用中，用户在Kinect三维体感摄影机的视野内，在预先设计好的三维仿真场景中进行肢体的康复训练，用户的身体姿势、手势和语音等信息被Kinect深度相机获取后传输到计算机主机，通过计算机主机把获取的信息与其内部的三维虚拟场景进行实时交互，再把获取的图像视频由计算机主机分别传输到虚拟仿真显示单元。本实用新型有以下优点：第一，通过用户的身体姿势、手势和语音等信息即可进行交互，自然人机交互充满趣味性；第二，通过虚拟图像和仿真声音的输出，使用户身临其境；第三，虚拟场景的建立方便，实现简单，不受时间地点的约束。
附图说明
图1为本实用新型所述的肢体康复虚拟仿真训练系统的一个具体实施的结构示意图；
具体实施方式：
结合附图对本实用新型做进一步说明：由图1所示，一种基于三维体感摄像机的肢体康复仿真训练系统具体实施的结构示意图，其中包括声音输出单元Ⅰ1、声音输出单元Ⅱ2、三维体感摄影机Kincet 3、数据处理单元4、模拟仿真场景显示单元5 以及使用者佩戴的立体眼镜6；在数据处理单元4中安装有肢体康复仿真训练软件和虚拟场景，三维体感摄影机Kincet 3和在数据处理单元4相连接，数据处理单元4通过数据线与模拟仿真场景显示单元5相连接并把实时处理完的结果显示出来，画面通过用户戴的立体眼镜6传递给用户。数据处理单元4通过数据线与声音输出单元Ⅰ1和声音输出单元Ⅱ2连接，把虚拟场景中的声音和训练软件的声音播放出来。
本实施例的一种基于三维体感摄像机的肢体康复仿真训练系统在实际应用中，用户需要在三维体感摄像机Kinect 3的有效范围中，实时把深度数据、RGB数据和声音信息传给数据处理单元4，经过计算识别出人体骨架等信息，并通过软件把使用者整个身体影像抠图进入虚拟三维仿真训练系统中，按着程序设计进行指定肢体的康复训练，训练的整个过程都是虚拟仿真的，数据处理单元4把实时交互的图像视频传送给模拟仿真场景显示单元5和声音输出单元Ⅰ1、声音输出单元Ⅱ2中，为使用者营造一个虚拟仿真的环境，大大增加了使用者的用户体验。
Claims (5)
1.一种基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统，其特征在于，该系统包含：声音输出单元，三维体感摄影机Kinect，数据处理单元和虚拟场景显示单元；所述声音输出单元包括声音处理模块和音响设备；所述三维体感摄影机包括一台Kinect；所述数据处理单元包括一台处理数据的计算机，负责肢体动作的识别、虚拟场景的存储与生成、肢体训练指令的控制，肢体训练的统计和评价；所述的虚拟场景显示单元与计算处理单元相连接，成为康复训练系统的视频输出端。
2.根据权利要求1所述的基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统硬件平台，其特征在于：所述的三维体感摄影机采用了微软发布的体感设备Kinect。
3.根据权利要求1所述的基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统硬件平台，其特征在于：所述的声音输出单元采用了立体音效的处理和多方位声音的输出单元。
4.根据权利要求1所述的基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统硬件平台，其特征在于：所述的数据处理单元是一台连接Kinect的计算机，处理康复系统的计算任务。
5.根据权利要求1所述的基于三维体感摄影机的肢体康复模拟仿真训练系统硬件平台，其特征在于：所述的虚拟场景显示单元对虚拟场景进行虚拟仿真显示，还包含了匹配三维场景的立体眼镜。
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2015
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