基于VR和动作捕捉的运动评估系统技术方案

本申请涉及一种基于VR和动作捕捉的运动评估系统，其特征在于，系统包括：VR显示设备、动作捕捉设备、数据处理设备和存储设备，其中，VR显示设备、动作捕捉设备、存储设备均分别与数据处理设备相连接；存储设备内存储有VR场景；数据处理设备包括：驱动模块、运动参数确定模块和动作质量确定模块。该系统可以做到“寓康复于乐趣”中，而不再是单调执行机械的康复训练动作，提高了康复运动的兴趣。

Motion Evaluation System Based on VR and Motion Capture

This application relates to a motion evaluation system based on VR and motion capture, which is characterized by: VR display device, motion capture device, data processing device and storage device, in which VR display device, motion capture device and storage device are connected with data processing device respectively; VR scene is stored in storage device; and data processing device includes: driving module. Block, motion parameter determination module and motion quality determination module. The system can achieve \rehabilitating in fun\ instead of monotonously performing mechanical rehabilitation training actions, which improves the interest of rehabilitation movement.

【技术实现步骤摘要】
基于VR和动作捕捉的运动评估系统
本申请涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种基于VR和动作捕捉的运动评估系统。
技术介绍
近年来，电子游戏技术的迅速发展改变了传统被测对象与计算机之间的交互方式。其中的一些技术，比如虚拟现实(vir—tualreality,VR)技术和运动追踪技术改变了被测对象在传统游戏中的体验与应用范围”。随着计算机硬件技术与软件系统的发展和改进，虚拟现实技术正被广泛应用于军事、医疗、管理、设计、教育、娱乐等各个领域。特别在康复医学领域，虚拟现实技术的引入不仅可以节约成本，降低风险，还能够提高患者的参与兴趣，适时控制运动量，带来良好的医疗康复效果。但现有的虚拟显示在进行医疗康复训练时，更多的是被测对象通过一些交互设备，例如：手柄、键盘、鼠标、摇杆、压力垫等，来感应被测对象的动作，然后将来自传感器的原始数据经过传感器处理成为融合信息，经设备产生的行为数据，输入虚拟环境并与被测对象进行交互，再将来自虚拟环境的配置和应用状态再反馈给传感器。这种基于VR的康复训练方法的应用比较局限，能够针对的场景也比较局限，并且被测对象在进行康复训练时，需要机械地重复执行设定的动作，从思维上无法脱离康复这一场景，会一直记着这是康复训练，尤其是在被测对象具有逆反心理时，康复训练的效果较差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种基于VR和动作捕捉的运动评估系统。第一方面，本申请提供了一种基于VR和动作捕捉的运动评估系统，所述系统包括：VR显示设备、动作捕捉设备、数据处理设备和存储设备，其中，所述VR显示设备、动作捕捉设备、存储设备均分别与所述数据处理设备相连接；所述存储设备内存储有VR场景；所述数据处理设备读取所述存储设备内的VR场景并发送至所述VR头显，所述VR显示设备，用于显示VR场景，所述VR场景中有虚拟参考物；所述动作捕捉设备，用于实时采集被测对象身体各部位运动时的运动传感数据，并发送至所述数据处理设备；所述数据处理设备包括：驱动模块，用于根据所述被测对象的运动传感数据在所述VR场景中驱动与所述被测对象对应的虚拟人体模型，所述虚拟人体模型的动作与所述被测对象运动时的动作相一致；运动参数确定模块，用于在所述虚拟人体模型与所述虚拟参考物进行交互过程中，根据采集到所述被测对象的运动传感数据确定所述被测对象的运动参数，所述运动参数有至少一个；动作质量确定模块，用于根据所述运动参数确定所述被测对象进行运动时的动作质量。可选地，所述系统还包括：辅助运动器具；所述辅助运动器具上设置有动作捕捉传感器；所述动作捕捉传感器与所述数据处理设备相连接，采集所述辅助运动器具的运动传感数据并发送给所述数据处理设备；所述数据处理设备还包括：所述驱动模块还用于根据所述所述辅助运动器具的运动传感数据在所述VR场景中驱动与辅助运动器具对应的虚拟器具模型，所述虚拟器具模型的动作与所述辅助运动器具运动时的动作相一致；所述运动参数确定模块，还用于在所述虚拟器具模型和/或虚拟人体模型与所述虚拟参考物进行交互过程中，根据采集到所述被测对象和辅助运动器具运动传感数据确定所述被测对象的运动参数。可选地，所述显示设备为头戴式显示设备，且所述头戴式显示器佩戴在所述被测对象上；所述动作捕捉设备为穿戴式动作捕捉设备，所述穿戴式动作捕捉设备中包括多个动作捕捉传感器。可选地，所述数据处理设备为便携式设备，所述VR显示设备和动作捕捉设备通过线缆与所述数据处理设备相连接；或者，所述数据处理设备为一体机或计算机，所述VR显示设备和动作捕捉设备通过无线通信模块与所述数据处理设备进行通信。可选地，所述系统包括：多个VR显示设备和多个动作捕捉设备，且所述VR显示设备和动作捕捉设备一一对应；每个VR显示设备和动作捕捉设备均与所述数据处理设备相连接，所述数据处理设备在所述VR场景中，基于每个动作捕捉设备的运动传感数据分别驱动与各个被测对象对应的虚拟人体模型。可选地，所述存储设备中存储有各个运动参数的阈值区间与质量等级之间的对应关系；所述动作质量确定模块包括：区间获取模块，用于获取每个运动参数所在的阈值区间；对应关系获取模块，用于获取每个运动参数的预先设置的阈值区间与质量等级之间的对应关系；质量等级确定模块，用于根据每个运动参数所在的阈值区间，确定每个运动参数对应的质量等级；动作质量组合模块，用于将所有运动参数对应的质量等级进行组合得到所述动作质量。可选地，所述运动参数获取模块包括：接触判断模块，用于判断所述虚拟参考物是否被接触；记录模块，用于当所述虚拟参考物被接触时，记录包含所述接触时刻在内的预设时间段中采集到的运动传感数据；计算模块，用于根据所述运动传感数据，计算所述被测对象进行运动时的运动参数，所述运动参数包括运动时长、动作次数、动作时长、肢体关节角度、肢体的空间位置、肢体的空间高度和肢体的重心位置中的一种或多种组合。可选地，所述虚拟参考物为所述VR场景中的静止物体；所述动作质量确定模块包括：反馈信息获取子模块，用于获取所述所述虚拟参考物被接触时的反馈信息，所述反馈信息包括：接触位置、接触次数、接触角度和/或接触时长；第一质量确定子模块，用于根据所述运动参数和所述反馈信息确定所述被测对象进行运动时的动作质量。可选地，所述虚拟参考物为所述VR场景中的可运动物体；所述动作质量确定模块包括：运动信息获取子模块，用于获取所述虚拟参考物被接触后的运动信息，所述运动信息包括：运动速度、运动轨迹、运动方向、运动位置、运动时长和/或运动角度；第二质量确定子模块，用于根据所述运动参数和所述运动信息，或者，根据所述运动信息确定所述被测对象进行运动时的动作质量。可选地，所述动作质量确定模块包括：属性信息获取子模块，用于获取所述虚拟参考物的属性信息，所述属性信息包括：形状、体积、颜色、标识、重量、数量、空间位置和/或结构；第三质量确定子模块，用于根据所述运动参数、反馈信息和运动信息中的至少一种，以及属性信息，或者，根据所述属性信息确定所述被测对象进行运动时的动作质量。本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的该系统，在利用VR和动作捕捉进行康复训练时，首先不再要求被测对象一味地按照测试者所设定的动作、运动方式进行运动，而是先展示一个VR场景，然后被测对象在该VR场景中自己进行运动，在运动过程中，根据采集到被测对象的传感数据确定被测对象身体的一些运动参数，最后基于这些运动参数对被测对象的动作质量进行评定。该系统可以让被测对象以亲身参与到VR场景中，并且在该VR场景中，被测对象可以自由的运动，例如：行走、跑步、打球等，而对被测对象的动作质量评估的依据就是被测对象在自身运动时的运动传感数据，可以做到“寓康复于乐趣”中，而不再是单调执行机械的康复训练动作，提高了康复运动的兴趣。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。为了更清楚地说明本专利技术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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VR和动作捕捉的运动评估系统，其特征在于，所述系统包括：VR显示设备、动作捕捉设备、数据处理设备和存储设备，其中，所述VR显示设备、动作捕捉设备、存储设备均分别与所述数据处理设备相连接；所述存储设备内存储有VR场景；所述数据处理设备读取所述存储设备内的VR场景并发送至所述VR头显，所述VR显示设备，用于显示VR场景，所述VR场景中有虚拟参考物；所述动作捕捉设备，用于实时采集被测对象身体各部位运动时的运动传感数据，并发送至所述数据处理设备；所述数据处理设备包括：驱动模块，用于根据所述被测对象的运动传感数据在所述VR场景中驱动与所述被测对象对应的虚拟人体模型，所述虚拟人体模型的动作与所述被测对象运动时的动作相一致；运动参数确定模块，用于在所述虚拟人体模型与所述虚拟参考物进行交互过程中，根据采集到所述被测对象的运动传感数据确定所述被测对象的运动参数，所述运动参数有至少一个；动作质量确定模块，用于根据所述运动参数确定所述被测对象进行运动时的动作质量。

【技术特征摘要】
1.一种基于VR和动作捕捉的运动评估系统，其特征在于，所述系统包括：VR显示设备、动作捕捉设备、数据处理设备和存储设备，其中，所述VR显示设备、动作捕捉设备、存储设备均分别与所述数据处理设备相连接；所述存储设备内存储有VR场景；所述数据处理设备读取所述存储设备内的VR场景并发送至所述VR头显，所述VR显示设备，用于显示VR场景，所述VR场景中有虚拟参考物；所述动作捕捉设备，用于实时采集被测对象身体各部位运动时的运动传感数据，并发送至所述数据处理设备；所述数据处理设备包括：驱动模块，用于根据所述被测对象的运动传感数据在所述VR场景中驱动与所述被测对象对应的虚拟人体模型，所述虚拟人体模型的动作与所述被测对象运动时的动作相一致；运动参数确定模块，用于在所述虚拟人体模型与所述虚拟参考物进行交互过程中，根据采集到所述被测对象的运动传感数据确定所述被测对象的运动参数，所述运动参数有至少一个；动作质量确定模块，用于根据所述运动参数确定所述被测对象进行运动时的动作质量。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：辅助运动器具；所述辅助运动器具上设置有动作捕捉传感器；所述动作捕捉传感器与所述数据处理设备相连接，采集所述辅助运动器具的运动传感数据并发送给所述数据处理设备；所述驱动模块还用于根据所述所述辅助运动器具的运动传感数据在所述VR场景中驱动与辅助运动器具对应的虚拟器具模型，所述虚拟器具模型的动作与所述辅助运动器具运动时的动作相一致；所述运动参数确定模块，还用于在所述虚拟器具模型和/或虚拟人体模型与所述虚拟参考物进行交互过程中，根据采集到所述被测对象和辅助运动器具运动传感数据确定所述被测对象的运动参数。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述显示设备为头戴式显示设备，且所述头戴式显示器佩戴在所述被测对象上；所述动作捕捉设备为穿戴式动作捕捉设备，所述穿戴式动作捕捉设备中包括多个动作捕捉传感器。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据处理设备为便携式设备，所述VR显示设备和动作捕捉设备通过线缆与所述数据处理设备相连接；或者，所述数据处理设备为一体机或计算机，所述VR显示设备和动作捕捉设备通过无线通信模块与所述数据处理设备进行通信。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括：多个VR显示设备和多个动作捕捉设备，且所述VR显示设备和动作捕捉设备一一对应；每个VR显示设备和动作捕捉设备均...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋斌，丛鑫，李体雷，刘昊扬，
申请(专利权)人：北京诺亦腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11