CN217287141U - 基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统，包括姿势视觉采集模块、机器感应决策模块和协调性训练测评仪，姿势视觉采集模块和机器感应决策模块分别与协调性训练测评仪连接，协调性训练测评仪通过5G网络或WIFI接入服务平台。本实用新型利用协调性训练测评仪进行协调性训练测评，为用户提供协调性训练，可以训练并提高人的协调性，利用姿势视觉采集模块、机器感应决策模块和服务平台记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据，根据服务平台记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据，来实施个性化养老服务定制，适用于所有有行为能力的人。

Description

基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统

技术领域

本实用新型涉及心理学应用设备技术领域，具体地说，涉及一种基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统。

背景技术

人手的优越性在于综合了生物信息处理系统所有的各种特性，如信息的接收、传递、变换、反馈和转化等，它既是整个人体极其复杂的机体的一部分，它的灵巧程度又无疑地要作用于人的机体的其它部分。因而，手臂对人来说具有特殊重要的意义：(1)手和臂的运动机能，与大脑、小脑、神经、肌肉、血液循环系统等都密切关联，手臂协调性程度与人的生理状态密切相关。(2)当人的肌体的某些部分产生病变，受到障碍时，往往影响手臂动作的协调性程度，手臂协调性程度与人的病理状态密切相关。(3)手臂动作的协调程度与人的注意力、情绪、休息、高级与低级神经活动状态密切关联，手臂协调程度与人的心理状态密切相关。

由此可见，双手手臂协调性程度是人体状况(生理素质和心理素质)的重要参数，是反映中枢神经系统机能状况及上肢肌体健全与灵敏程度的重要标记，是健康检查和康复评定的一项新的重要指标，也是心理测试的一项重要指标。

双手协调能力是体现个体状况(生理素质和心理素质)的重要参数，协调性训练测试仪用于研究双臂分配能力的手段等心理素质的训练和测评，通过训练双手协调能力，能够提升人的肌力、关节活动度、视觉、触觉、立体觉、位置觉和大脑的活动协调能力，是提升个人素质的重要手段。目前本领域还未见有面向所有有行为能力的人自动训练测试协调性指数的产品及针对其训练测试协调性测试结束运用行为拟合算法合理评分。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统，包括姿势视觉采集模块、机器感应决策模块和协调性训练测评仪；其中，姿势视觉采集模块与协调性训练测评仪电连接和信号连接，姿势视觉采集模块用于采集记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据，以使协调性训练测评仪将所述康复训练服务数据传输至姿势视觉采集模块；机器感应决策模块与协调性训练测评仪电连接和信号连接，机器感应决策模块用于采集记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据，以使机器感应决策模块将所述指令传输至协调性训练测评仪；协调性训练测评仪通过5G网络或WIFI与服务平台连接，协调性训练测评仪用于进行协调性训练测评，服务平台用于记载与识别协调性训练测评仪的康复训练服务数据，以使协调性训练测评仪将协调性训练测评的康复训练服务数据传输至服务平台。

通过采用上述技术方案，利用协调性训练测评仪进行协调性训练测评，为用户提供协调性训练，可以训练并提高人的协调性，利用姿势视觉采集模块、机器感应决策模块和服务平台记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据，服务平台设于某一服务机构，用于指导所述服务机构下设康复训练服务项目的养老服务；进而，某一养老服务，是根据所述服务平台记载所述协调性训练测评仪的康复训练服务数据，来实施个性化养老服务定制，适用于所有有行为能力的人。

作为对本实用新型所述的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统的进一步说明，优选地，姿势视觉采集模块由视频采集电路、计算机姿势识别机构及第一单元控制器组成；所述视频采集电路用于采集记载康复训练的视频信息，所述第一单元控制器用于下达康复训练的识别指令，所述计算机姿势识别机构用于识别记载康复训练的服务数据，以使协调性训练测评仪将视频信息传输至所述视频采集电路，所述第一单元控制器将识别指令传输至所述计算机姿势识别机构。

通过采用上述技术方案，姿势视觉采集模块，用于采集记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据；进而，通过所述视频采集电路，采集记载康复训练的视频信息；再由所述单元控制器下达康复训练的识别指令至所述计算机姿势识别，进而，姿势视觉采集模块经所述计算机姿势识别来识别记载康复训练的服务数据。

作为对本实用新型所述的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统的进一步说明，优选地，机器感应决策模块由感应集成电路、机器决策机构及第二单元控制器组成；所述感应集成电路用于采集记载康复训练的姿势信息，所述第二单元控制器用于下达康复训练的识别指令，所述机器决策机构用于识别记载康复训练的服务数据，以使协调性训练测评仪将姿势信息传输至所述感应集成电路，所述第二单元控制器将识别指令传输至所述机器决策机构。

通过采用上述技术方案，机器感应决策模块，用于采集记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据；进而，通过所述感应集成电路，采集记载康复训练的姿势信息；再由所述单元控制器下达康复训练的识别指令至所述机器决策机构，进而，机器感应决策模块经所述机器决策机构来识别记载康复训练的服务数据。

作为对本实用新型所述的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统的进一步说明，优选地，协调性训练测评仪包括MCU控制单元；其中，MCU控制单元与按键控制单元电连接和信号连接，按键控制单元用于进行输入操作，MCU控制单元用于接收输入命令，以使通过按键控制单元向MCU控制单元传输输入命令；MCU控制单元与LCD控制单元电连接和信号连接，LCD控制单元用于显示测试界面，MCU控制单元用于对LCD控制单元进行控制，以使LCD控制单元根据MCU控制单元的控制显示测试界面；MCU控制单元与音频控制单元电连接和信号连接，音频控制单元用于播放音乐，MCU控制单元用于对音频控制单元进行控制，以使音频控制单元根据MCU控制单元的控制播放音乐；MCU控制单元与左右摇杆控制单元电连接和信号连接，左右摇杆控制单元用于在感应到摇杆摇到指定位置时输出一个电信号，MCU控制单元用于接收该电信号，以使左右摇杆控制单元向MCU控制单元传输该电信号；MCU控制单元与指示灯控制单元电连接和信号连接，指示灯控制单元用于控制相应指示灯亮起，MCU控制单元用于对指示灯控制单元进行控制，以使指示灯控制单元根据MCU控制单元的控制触发相应指示灯亮起；MCU控制单元与时钟控制单元电连接和信号连接，时钟控制单元用于记录测试时间，MCU控制单元用于对时钟控制单元进行控制，以使时钟控制单元根据MCU控制单元的控制开始记录测试时间；MCU控制单元与集中存储管理单元电连接和信号连接，集中存储管理单元用于存储系统参数，MCU控制单元用于调用集中存储管理单元内的系统参数，以使集中存储管理单元与MCU控制单元之间进行系统参数的数据传输；MCU控制单元与USB控制单元电连接和信号连接，USB控制单元用于外接其他设备；MCU控制单元与应用接口单元电连接和信号连接，应用接口单元用于外接SD卡或以太网；MCU控制单元与电源管理单元电连接和信号连接。

通过采用上述技术方案，MCU控制单元选用STM32F103VCT6，具有cortex-m3内核、256K Flash、48K SRAM、及并行LCD接口、2通道12位D/A转换器；12通道DMA控制器、定时器、ADC、DAC、SDIO、I2S、SPI、I2C和USART；按键控制单元采用12个按键输入，用于用户注册、登录以及使用过程中一些维护记录等操作；左右摇杆控制单元可以在户使用过程中，根据命令提示符，左右手将摇杆摇到指定位置，操作正确，指示灯亮起；时钟控制单元采用SD2405，记录测试时间，误差很小，精度2.5分钟/年；集中存储管理单元采用AT26DF161，用于保存系统参数；液晶控制单元采用群创AT070TN92 7寸液晶屏；音频控制单元可以对MCU控制单元输出的数字信号进行滤波、放大后输出给耳机及喇叭；应用接口单元可以连接以太网、SD卡，SD卡采用金士顿4G SDHC，可用于保存用户测试记录、语音提示、字库等相关信息。

为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型还提供了一种利用所述的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统进行协调性训练测评的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1)：在协调性训练测评仪上通过按键输入和液晶屏显示进行登录或者注册账号登录，以进入测试界面；根据协调性训练测评仪的系统设定指令，服务平台获取协调性训练测评仪的康复训练服务数据；

步骤2)：在按键上选择难度级别后，按下“确定”按键开始测试；根据协调性训练测评仪的系统设定指令，服务平台经协调性训练测评仪记载康复训练的视频信息；

步骤3)：语音提示测试开始后，播放音乐，并根据音乐节拍在液晶屏上显示操作提示符，根据操作提示符在规定时间内将摇杆摆到相应位置；根据协调性训练测评仪的系统设定指令，服务平台经协调性训练测评仪记载康复训练的姿势信息；

步骤4)：音乐播放结束，测试完成，协调性训练测评仪根据记录的测试时间和失误次数依照数学模型计算测评分值；根据协调性训练测评仪的系统设定指令，服务平台经协调性训练测评仪开展个性化养老服务定制。

作为对本实用新型所述的方法的进一步说明，优选地，所述操作提示符设置为红色箭头，在规定时间内将摇杆摆到相应位置后，红色箭头变为绿色箭头，同时相应的指示灯亮起，箭头下方记录操作成功次数；协调性训练测评仪下达康复训练指令至机器感应决策模块，开展康复训练的姿势识别。

作为对本实用新型所述的方法的进一步说明，优选地，所述难度级别设置为初级难度、中级难度和高级难度；所述初级难度设置为左端摇杆每2秒更换一个节拍，右端摇杆每秒更换一个节拍；所述中级难度设置为左端摇杆每0.75秒更换一个节拍，右端摇杆每1.5秒更换一个节拍；所述高级难度设置为前半部分左端摇杆每1.5秒更换一个节拍，右端摇杆每0.75秒更换一个节拍，后半部分左端摇杆每0.75秒更换一个节拍，右端摇杆每1.5秒更换一个节拍；服务平台经协调性训练测评仪开展康复训练服务数据的记载与识别。

作为对本实用新型所述的方法的进一步说明，优选地，所述数学模型为：左右手共有192个节拍，左手64个节拍，右手128个节拍；用户操作正确x个，则有操作正确得分：

在右手的64个节拍需和左手的64个节拍同步的情况下，计算用户两手将摇杆摇到指定位置的时间差te，将64次时间差加起来，得到总的时间差tte：

如果用户在一个节拍内其中一只手没有操作正确，则此次时间差取最大值，一个节拍，即1000ms，于是用户操作准确得分可表示为：

设置总的得分里操作正确得分权重为0.9，操作准确得分权重为0.1，于是协调性训练测试仪测试得分可表示为：

其中x表示操作正确次数，te[i]表示第i节拍左右手操作时间差，如果用户未操作成功，则记为te[i]＝1000，f(x)表示得分。

作为对本实用新型所述的方法的进一步说明，优选地，所述康复训练服务数据，包括有康复训练的姿势信息、视频信息、难度级别、数学模型和操作提示符；服务平台根据所述康复训练服务数据，提供个性化养老定制服务。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用协调性训练测评仪进行协调性训练测评，为用户提供协调性训练，可以训练并提高人的协调性，利用姿势视觉采集模块、机器感应决策模块和服务平台记载协调性训练测评仪的康复训练服务数据，服务平台设于某一服务机构，用于指导所述服务机构下设康复训练服务项目的养老服务；进而，某一养老服务，是根据所述服务平台记载所述协调性训练测评仪的康复训练服务数据，来实施个性化养老服务定制，适用于所有有行为能力的人。

附图说明

图1为本实用新型的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统的结构示意图；

图2为本实用新型的协调性训练测评仪的结构示意图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

如图1所示，一种基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统，包括姿势视觉采集模块1、机器感应决策模块2和协调性训练测评仪3；其中，姿势视觉采集模块1与协调性训练测评仪3电连接和信号连接，姿势视觉采集模块1用于采集记载协调性训练测评仪3的康复训练服务数据，以使协调性训练测评仪3将所述康复训练服务数据传输至姿势视觉采集模块1；机器感应决策模块2与协调性训练测评仪3电连接和信号连接，机器感应决策模块2用于采集记载协调性训练测评仪3的康复训练服务数据，以使机器感应决策模块2将所述指令传输至协调性训练测评仪3；协调性训练测评仪3通过5G网络或WIFI与服务平台4连接，协调性训练测评仪3用于进行协调性训练测评，服务平台4用于记载与识别协调性训练测评仪3的康复训练服务数据，以使协调性训练测评仪3将协调性训练测评的康复训练服务数据传输至服务平台4。

具体地，姿势视觉采集模块1由视频采集电路、计算机姿势识别机构及第一单元控制器组成；姿势视觉采集模块1，用于采集记载协调性训练测评仪3的康复训练服务数据；进而，通过所述视频采集电路，采集记载康复训练的视频信息；再由所述单元控制器下达康复训练的识别指令至所述计算机姿势识别，进而，姿势视觉采集模块1经所述计算机姿势识别来识别记载康复训练的服务数据。

具体地，机器感应决策模块2由感应集成电路、机器决策机构及第二单元控制器组成；机器感应决策模块2，用于采集记载协调性训练测评仪3的康复训练服务数据；进而，通过所述感应集成电路，采集记载康复训练的姿势信息；再由所述单元控制器下达康复训练的识别指令至所述机器决策机构，进而，机器感应决策模块2经所述机器决策机构来识别记载康复训练的服务数据。

所述康复训练服务数据，包括有康复训练的姿势信息、视频信息、难度级别、数学模型和操作提示符；服务平台4根据所述康复训练服务数据，提供个性化养老定制服务。

具体地，如图2所示，协调性训练测评仪3包括MCU控制单元31；其中，MCU控制单元31与按键控制单元32电连接和信号连接，按键控制单元32用于进行输入操作，MCU控制单元31用于接收输入命令，以使通过按键控制单元32向MCU控制单元31传输输入命令；MCU控制单元31与LCD控制单元33电连接和信号连接，LCD控制单元33用于显示测试界面，MCU控制单元31用于对LCD控制单元33进行控制，以使LCD控制单元33根据MCU控制单元31的控制显示测试界面；MCU控制单元31与音频控制单元34电连接和信号连接，音频控制单元34用于播放音乐，MCU控制单元31用于对音频控制单元34进行控制，以使音频控制单元34根据MCU控制单元31的控制播放音乐；MCU控制单元31与左右摇杆控制单元35电连接和信号连接，左右摇杆控制单元35用于在感应到摇杆摇到指定位置时输出一个电信号，MCU控制单元31用于接收该电信号，以使左右摇杆控制单元35向MCU控制单元31传输该电信号；MCU控制单元31与指示灯控制单元36电连接和信号连接，指示灯控制单元36用于控制相应指示灯亮起，MCU控制单元31用于对指示灯控制单元36进行控制，以使指示灯控制单元36根据MCU控制单元31的控制触发相应指示灯亮起；MCU控制单元31与时钟控制单元37电连接和信号连接，时钟控制单元37用于记录测试时间，MCU控制单元31用于对时钟控制单元37进行控制，以使时钟控制单元37根据MCU控制单元31的控制开始记录测试时间；MCU控制单元31与集中存储管理单元38电连接和信号连接，集中存储管理单元38用于存储系统参数，MCU控制单元31用于调用集中存储管理单元38内的系统参数，以使集中存储管理单元38与MCU控制单元31之间进行系统参数的数据传输；MCU控制单元31与USB控制单元39电连接和信号连接，USB控制单元39用于外接其他设备；MCU控制单元31与应用接口单元310电连接和信号连接，应用接口单元310用于外接SD卡或以太网；MCU控制单元31与电源管理单元311电连接和信号连接。

MCU控制单元选用STM32F103VCT6，具有cortex-m3内核、256K Flash、48K SRAM、及并行LCD接口、2通道12位D/A转换器；12通道DMA控制器、定时器、ADC、DAC、SDIO、I2S、SPI、I2C和USART；按键控制单元采用12个按键输入，用于用户注册、登录以及使用过程中一些维护记录等操作；左右摇杆控制单元可以在户使用过程中，根据命令提示符，左右手将摇杆摇到指定位置，操作正确，指示灯亮起；时钟控制单元采用SD2405，记录测试时间，误差很小，精度2.5分钟/年；集中存储管理单元采用AT26DF161，用于保存系统参数；液晶控制单元采用群创AT070TN92 7寸液晶屏；音频控制单元可以对MCU控制单元输出的数字信号进行滤波、放大后输出给耳机及喇叭；应用接口单元可以连接以太网、SD卡，SD卡采用金士顿4GSDHC，可用于保存用户测试记录、语音提示、字库等相关信息。

由上述对基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统的描述可知，其是将心理操作行为与现代物理科学技术相结合，实现智能化的双臂分配能力指数指标的测试，以鉴别被试对某些职业技能活动所具有的心理特征，为职业选择与职业倾向的能力测定提供心理学依据和手段。

利用上述的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统可以进行协调性训练测评。

用户可以以“游客”身份通过键盘输入和液晶显示进行登录或注册账号登录，以进入测试界面。此时，根据协调性训练测评仪3的系统设定指令，服务平台4获取协调性训练测评仪3的康复训练服务数据。在按键上按“↑↓”键选择难度级别后按“确定”键开始测试。此时，根据协调性训练测评仪3的系统设定指令，服务平台4经协调性训练测评仪3记载康复训练的视频信息。系统语音提示测试开始，然后播放音乐，并在屏幕上显示操作提示符，即出现红色箭头，用户需要根据箭头指示在规定时间内(一个节拍)将摇杆摆到相应位置，MCU检测到摇杆摇到正确位置，即操作正确后指示灯亮，同时箭头由红色变为绿色，箭头下方统计本次测试操作成功次数。此时，根据协调性训练测评仪3的系统设定指令，服务平台4经协调性训练测评仪3记载康复训练的姿势信息。音乐播放结束，测试完成。协调性训练测评仪3会根据记录的测试时间和失误次数，依照数学模型，计算出用户的最终测评分值，语音播报。此时，根据协调性训练测评仪3的系统设定指令，服务平台4经协调性训练测评仪3开展个性化养老服务定制。同时，协调性训练测评仪3将测试记录保存到SD卡中相应难度级别的文件内，如果本次得分进入本难度级别的高分排行榜前10名，则将测试信息存入内部串行Flash的高分排行榜，如果得分相同，则以测试时间早的记录在前。反复练习，可以增强左右手协调性操作能力。

当左右端同时出现红色箭头提示符时，MCU还会记录左右两端摇到指定位置的时间差，用以计算操作准确得分，即训练用户左右手异步操作的能力。

所述难度级别设置为初级难度、中级难度和高级难度；所述初级难度设置为左端摇杆每2秒更换一个节拍，右端摇杆每秒更换一个节拍；所述中级难度设置为左端摇杆每0.75秒更换一个节拍，右端摇杆每1.5秒更换一个节拍；所述高级难度设置为前半部分左端摇杆每1.5秒更换一个节拍，右端摇杆每0.75秒更换一个节拍，后半部分左端摇杆每0.75秒更换一个节拍，右端摇杆每1.5秒更换一个节拍。服务平台4经协调性训练测评仪3开展康复训练服务数据的记载与识别。

用户可以通过“音量+”“音量-”这两个按键来调节音量，MCU根据用户设置的音量值将音频数据通过软件算法处理后以DMA的方式送给DAC，再经过音频控制部分播放音乐。用户也可以使用耳机，此时喇叭不发声。

所述数学模型为：左右手共有192个节拍，左手64个节拍，右手128个节拍；用户操作正确x个，则有操作正确得分：

在右手的64个节拍需和左手的64个节拍同步的情况下，计算用户两手将摇杆摇到指定位置的时间差te，将64次时间差加起来，得到总的时间差tte：

如果用户在一个节拍内其中一只手没有操作正确，则此次时间差取最大值，一个节拍，即1000ms，于是用户操作准确得分可表示为：

设置总的得分里操作正确得分权重为0.9，操作准确得分权重为0.1，于是协调性训练测试仪测试得分可表示为：

其中x表示操作正确次数，te[i]表示第i节拍左右手操作时间差，如果用户未操作成功，则记为te[i]＝1000，f(x)表示得分。

需要声明的是，上述内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统，其特征在于，包括姿势视觉采集模块(1)、机器感应决策模块(2)和协调性训练测评仪(3)；其中，

姿势视觉采集模块(1)与协调性训练测评仪(3)电连接和信号连接，姿势视觉采集模块(1)用于采集记载协调性训练测评仪(3)的康复训练服务数据，以使协调性训练测评仪(3)将所述康复训练服务数据传输至姿势视觉采集模块(1)；

机器感应决策模块(2)与协调性训练测评仪(3)电连接和信号连接，机器感应决策模块(2)用于采集记载协调性训练测评仪(3)的康复训练服务数据，以使机器感应决策模块(2)将指令传输至协调性训练测评仪(3)；

协调性训练测评仪(3)通过5G网络或WIFI与服务平台(4)连接，协调性训练测评仪(3)用于进行协调性训练测评，服务平台(4)用于记载与识别协调性训练测评仪(3)的康复训练服务数据，以使协调性训练测评仪(3)将协调性训练测评的康复训练服务数据传输至服务平台(4)。

2.如权利要求1所述的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统，其特征在于，姿势视觉采集模块(1)由视频采集电路、计算机姿势识别机构及第一单元控制器组成；

所述视频采集电路用于采集记载康复训练的视频信息，所述第一单元控制器用于下达康复训练的识别指令，所述计算机姿势识别机构用于识别记载康复训练的服务数据，以使协调性训练测评仪(3)将视频信息传输至所述视频采集电路，所述第一单元控制器将识别指令传输至所述计算机姿势识别机构。

3.如权利要求1所述的基于姿势视觉采集与机器感应决策的协调性训练测评系统，其特征在于，机器感应决策模块(2)由感应集成电路、机器决策机构及第二单元控制器组成；

所述感应集成电路用于采集记载康复训练的姿势信息，所述第二单元控制器用于下达康复训练的识别指令，所述机器决策机构用于识别记载康复训练的服务数据，以使协调性训练测评仪(3)将姿势信息传输至所述感应集成电路，所述第二单元控制器将识别指令传输至所述机器决策机构。

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