[发明专利]基于非接触人体数据采集的个体康复运动轨迹规划系统

说明书

本发明公开了一种基于非接触人体数据采集的个体康复运动轨迹规划系统，主要解决现有人体数据采集系统数据不准确，功能不完善的问题，其包括：人体数据采集模块、数据计算存储模块、数据远程共享模块。人体图像采集模块采集人体彩色和深度图像并传输给数据计算存储模块；数据存储模块采用本地计算机，其包含不同的功能子模块，分别完成图像配准、人体个性数据解算和发送、康复运动轨迹规划及数据保存工作；数据远程共享模块远程接收人体个性数据和康复运动轨迹，并在远程计算机上以数值字符、波形图、视频和动画的方式重现。本发明采集的人体数据真实可靠，能为患者规划个性的康复运动轨迹，可用于运动障碍患者的远程在线康复指导。

技术领域

本发明属于计算机图像领域，特别涉及一种个体康复运动轨迹规划系统，可用于运动障碍患者的远程在线康复指导。

技术背景

随着我国人口老龄化问题加重，运动障碍患者逐渐增多，人体运动康复逐渐成为社会关注的重点。在运动康复领域，采用康复机器人帮助人体进行康复训练的过程中，人体数据采集和康复轨迹的规划是十分重要的环节。一方面，采集人体的数据能够帮助康复师了解患者的身体当前的运动功能与状态，便于制定康复方案；另一方面，采集得到的个体数据是患者使用康复设备时康复轨迹参数调整和连接固位的依据，以便更好地帮助患者恢复。

现有人体数据采集的方法主要包括三类：第一种，利用可穿戴结构将传感器固定在人体各处，根据人体运动状态，采集人体的固定参数和运动状态，这种方法缺点在于可穿戴结构会影响使用者的使用体验，对于本身肢体受伤的，传感器固定更加不便；第二种，基于光学的运动捕捉，通过在人体粘贴反光标记点，利用多台红外相机对标记点的运动进行检测跟踪，将标记点的运动数据合成人体的运动数据，这种方法的缺点在于每次实验都需要重新对相机组进行复杂的标定，且整套设备成本昂贵，便携性差；第三种，利用图像检测的方法，通过相机拍摄人体运动过程，并进行运动分析，这种方法的缺点在于无安全依赖二维的图像坐标，缺少深度方向的信息，无法准确的计算出人体的真实数据，得到的结果可能是无效的，不能为轨迹规划提供合理的数据支持。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，在现有第三种数据采集方法的基础上提出一种基于非接触人体数据采集的个体康复运动轨迹规划系统，以准确计算人体大关节处的运动数据和肢体长度参数，并依据这些个性数据为患者规划当前阶段的康复轨迹。

为实现上述目的，本发明基于非接触人体数据采集的个体康复运动轨迹规划系统，包括人体图像采集模块、数据计算存储模块、数据远程共享模块；人体图像采集模块与数据计算存储模块采用有线连接；数据计算存储模块与数据远程共享模块采用无线连接，其特征在于：

所述人体图像采集模块，包括深度相机及相机支架，用于拍摄人体的彩色图像和深度图像；

所述数据计算存储模块，采用本地计算机，其包括：

图像配准子模块，用于接收人体图像采集模块拍摄的彩色图像和深度图像并进行图像配准处理；

数据解算子模块，用于解算人体参数和关节运动数据，并将彩色图像和解算的数据封装为特定数据结构实时发送；

轨迹规划子模块，用于根据数据解算子模块计算得到的人体个性数据和康复需求规划患者的康复运动轨迹；

存储子模块，用于将该轨迹数据和人体数据保存为本地文件，并将规划得到的轨迹进行动画演示，以直观的展示人体的康复动作；

所述数据远程共享模块，包括云服务器和远程计算机，该两者之间采用无线连接，云服务器接收数据计算存储模块的计算结果并发送给远程计算机，远程计算机对接收到的数据通过数值字符、波形图、视频和动画的方式进行重现。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明由于在人体图像采集模块中采用深度相机拍摄人体的图像信息，可在二维图像的基础上融合深度数据，使得解算得到的数据更加真实可靠；