一种融合虚拟现实游戏和意图识别的康复训练方法及系统技术方案

本申请提供了一种融合虚拟现实游戏和意图识别的康复训练方法及系统，获取患者待训练部位的肌力范围和关节活动度范围，并判断虚拟现实游戏中患者的历史存档状态，确定出患者此次康复训练的初始训练关卡以及终极训练关卡；从初始训练关卡开始进行康复训练，并在康复训练过程中，实时获取患者在当前训练关卡中的情绪状态和脑激活度；基于情绪状态、脑激活度和预设脑激活度阈值范围，确定当前关卡的调整方案，并基于调整方案调整当前训练关卡至目标训练关卡继续进行康复训练，直至达到预设训练时间，结束此次康复训练。这样，本申请通过获取患者的情绪状态和脑激活度，及时进行游戏关卡调节，从而可以有效调动患者的积极性，并提高康复训练的效果。复训练的效果。复训练的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种融合虚拟现实游戏和意图识别的康复训练方法及系统


[0001]本申请涉及康复训练领域，尤其是涉及一种融合虚拟现实游戏和意图识别的康复训练方法及系统。

技术介绍

[0002]据统计，我国脑卒中每年新发250万例(约每12秒1例)，且呈逐年上涨趋势，尽管接受康复治疗，但仍有60
‑
80％的脑卒中患者有不同程度的肢体运动功能障碍，严重影响了患者的生活质量，给家庭和社会带来沉重的负担。康复训练是患者恢复肢体运动功能的最重要手段。现在患者的康复训练方案仅是根据患者的肢体功能评估情况进行制定的，而患者在康复训练过程中的主观意愿和神经参与度没有充分考虑，不能有效调动患者训练的积极性，导致康复训练效果并不理想。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种融合虚拟现实游戏和意图识别的康复训练方法及系统，充分考虑了患者待训练部位的肌力情况和关节活动度情况，通过情绪状态指标和脑激活度指标，及时进行游戏关卡调节，从而可以有效的调动患者训练的积极性，进而提高康复训练的效果。
[0004]本申请实施例提供了一种融合虚拟现实游戏和意图识别的康复训练方法，所述康复训练方法包括：
[0005]获取患者待训练部位的肌力范围和关节活动度范围，并判断虚拟现实游戏中所述患者的历史存档状态；
[0006]基于所述肌力范围、所述关节活动度范围以及所述历史存档状态，从预先构建好的所述待训练部位的游戏关卡库中确定出所述患者此次康复训练的初始训练关卡；
[0007]基于所述肌力范围中的肌力最大值以及所述关节活动度范围中的关节活动度最大值，确定所述患者此次康复训练的终极训练关卡；
[0008]从所述初始训练关卡开始进行康复训练，并在康复训练过程中，实时获取所述患者在当前训练关卡中的情绪状态和脑激活度；
[0009]基于所述情绪状态、所述脑激活度和预设脑激活度阈值范围，确定所述当前训练关卡的调整方案，并基于所述调整方案调整所述当前训练关卡至目标训练关卡，将所述目标训练关卡作为当前训练关卡继续进行康复训练，直至达到预设训练时间，结束此次康复训练；其中，所述目标训练关卡不超过所述终极训练关卡。
[0010]可选的，所述基于所述肌力范围、所述关节活动度范围以及所述历史存档状态，从预先构建好的所述待训练部位的游戏关卡库中确定出所述患者此次康复训练的初始训练关卡，包括：
[0011]当所述历史存档状态为空档时，基于所述肌力范围的肌力最小值以及关节活动度范围中的关节活动度最小值，从预先构建好的所述待训练部位的游戏关卡库中确定出所述
患者此次康复训练的初始训练关卡；
[0012]当所述历史存档状态不为空档时，将所述历史存档中保存的上次康复训练的结束关卡，确定为所述患者此次康复训练的初始训练关卡。
[0013]可选的，通过以下步骤确定所述患者待训练部位的肌力范围和关节活动度范围；
[0014]分别获取患者待训练部位在多种情绪状态下的肌电信号和关节活动度信号；
[0015]针对于每种情绪状态，基于该情绪状态下获取到的肌电信号和关节活动度信号，确定所述患者在该情绪状态下的第一活动度最大值以及第一肌力最大值；
[0016]将多个第一活动度最大值中的最小值确定为第二活动度最小值，将多个第一活动度最大值中的最大值确定为第二活动度最大值，将多个第一肌力最大值的最小值确定为第二肌力最小值，将多个第一肌力最大值的最大值确定为第二肌力最大值；
[0017]基于所述第二活动度最小值和所述第二活动度最大值，确定所述关节活动度范围，基于所述第二肌力度最小值和所述第二肌力最大值，确定所述肌力范围。
[0018]可选的，通过以下步骤确定所述患者在当前训练关卡中的情绪状态和脑激活度：
[0019]获取在当前训练关卡中所述患者的面部图像信息和脑血氧信息；
[0020]通过预先训练好的情绪识别模型，对所述患者的面部图像信息进行特征提取，确定所述患者的情绪状态；
[0021]对所述患者的脑血氧信息进行小波分析，确定所述脑血氧信息的小波幅值；
[0022]基于确定出的所述脑血氧信息的小波幅值，确定所述患者的脑激活度。
[0023]可选的，所述情绪状态包括积极情绪、消极情绪以及中性情绪，所述基于所述情绪状态、所述脑激活度和预设脑激活度阈值范围，确定所述当前训练关卡的调整方案，包括：
[0024]判断所述情绪状态是否为中性情绪或所述脑激活度是否位于所述预设脑激活度阈值范围内；
[0025]当任一项为是时，所述调整方案为将所述当前训练关卡作为所述目标训练关卡；
[0026]当两项都为否时，当所述情绪状态为消极状态且所述脑激活度低于所述预设脑激活度阈值范围时，所述调整方案为将关卡值比所述当前训练关卡的关卡值小于第一预设数值的训练关卡，作为所述目标训练关卡，其中，所述目标训练关卡不低于所述游戏关卡库中的最小训练关卡；
[0027]当所述情绪状态为消极状态且所述脑激活度高于所述预设脑激活度阈值范围时，所述调整方案为将关卡值比所述当前训练关卡的关卡值小于第二预设数值的训练关卡，作为所述目标训练关卡，其中，所述目标训练关卡不低于所述游戏关卡库中的最小训练关卡；
[0028]当所述情绪状态为积极状态且所述脑激活度低于所述预设脑激活度阈值范围时，所述调整方案为将关卡值比所述当前训练关卡的关卡值大于第二预设数值的训练关卡，作为所述目标训练关卡，其中，所述目标训练关卡不超过所述终极训练关卡；
[0029]当所述情绪状态为积极状态且所述脑激活度高于所述预设脑激活度阈值范围时，所述调整方案为将关卡值比所述当前训练关卡的关卡值大于第一预设数值的训练关卡，作为所述目标训练关卡，其中，所述目标训练关卡不超过所述终极训练关卡。
[0030]可选的，所述虚拟现实游戏为VR贪吃蛇游戏，通过以下步骤构建所述待训练部位的游戏关卡库：
[0031]获取待训练部位的人体关节活动度极限范围以及肌力极限范围；
[0032]将所述人体关节活动度极限范围作为所述VR贪吃蛇游戏中贪吃蛇的转弯夹角极限范围；
[0033]基于所述肌力极限范围，确定待训练部位的极限活动范围，并将所述极限范围作为所述VR贪吃蛇游戏中贪吃蛇的极限活动范围：
[0034]基于所述贪吃蛇的转弯夹角极限范围和所述贪吃蛇的极限活动范围，确定每一训练关卡中贪吃蛇的转弯夹角极限范围和贪吃蛇的极限活动范围，以及确定每一训练关卡的游戏时间；
[0035]基于确定出的多个训练关卡，构建所述待训练部位的游戏关卡库。
[0036]可选的，通过以下公式，计算肌力值：
[0037][0038]其中，F为肌力值，X
i
为原始肌电信号，N为肌电信号对应的时间窗长度，γ为矫正系数，α为关节活动角度；
[0039]其中，
[0040]其中，为时间窗长度N内的关节活动角度的变化，max为该待训练部位人体的极限运动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合虚拟现实游戏和意图识别的康复训练方法，其特征在于，所述康复训练方法包括：获取患者待训练部位的肌力范围和关节活动度范围，并判断虚拟现实游戏中所述患者的历史存档状态；基于所述肌力范围、所述关节活动度范围以及所述历史存档状态，从预先构建好的所述待训练部位的游戏关卡库中确定出所述患者此次康复训练的初始训练关卡；基于所述肌力范围中的肌力最大值以及所述关节活动度范围中的关节活动度最大值，确定所述患者此次康复训练的终极训练关卡；从所述初始训练关卡开始进行康复训练，并在康复训练过程中，实时获取所述患者在当前训练关卡中的情绪状态和脑激活度；基于所述情绪状态、所述脑激活度和预设脑激活度阈值范围，确定所述当前训练关卡的调整方案，并基于所述调整方案调整所述当前训练关卡至目标训练关卡，将所述目标训练关卡作为当前训练关卡继续进行康复训练，直至达到预设训练时间，结束此次康复训练；其中，所述目标训练关卡不超过所述终极训练关卡。2.根据权利要求1所述的康复训练方法，其特征在于，所述基于所述肌力范围、所述关节活动度范围以及所述历史存档状态，从预先构建好的所述待训练部位的游戏关卡库中确定出所述患者此次康复训练的初始训练关卡，包括：当所述历史存档状态为空档时，基于所述肌力范围的肌力最小值以及关节活动度范围中的关节活动度最小值，从预先构建好的所述待训练部位的游戏关卡库中确定出所述患者此次康复训练的初始训练关卡；当所述历史存档状态不为空档时，将所述历史存档中保存的上次康复训练的结束关卡，确定为所述患者此次康复训练的初始训练关卡。3.根据权利要求1所述的康复训练方法，其特征在于，通过以下步骤确定所述患者待训练部位的肌力范围和关节活动度范围；分别获取患者待训练部位在多种情绪状态下的肌电信号和关节活动度信号；针对于每种情绪状态，基于该情绪状态下获取到的肌电信号和关节活动度信号，确定所述患者在该情绪状态下的第一活动度最大值以及第一肌力最大值；将多个第一活动度最大值中的最小值确定为第二活动度最小值，将多个第一活动度最大值中的最大值确定为第二活动度最大值，将多个第一肌力最大值的最小值确定为第二肌力最小值，将多个第一肌力最大值的最大值确定为第二肌力最大值；基于所述第二活动度最小值和所述第二活动度最大值，确定所述关节活动度范围，基于所述第二肌力度最小值和所述第二肌力最大值，确定所述肌力范围。4.根据权利要求1所述的康复训练方法，其特征在于，通过以下步骤确定所述患者在当前训练关卡中的情绪状态和脑激活度：获取在当前训练关卡中所述患者的面部图像信息和脑血氧信息；通过预先训练好的情绪识别模型，对所述患者的面部图像信息进行特征提取，确定所述患者的情绪状态；对所述患者的脑血氧信息进行小波分析，确定所述脑血氧信息的小波幅值；基于确定出的所述脑血氧信息的小波幅值，确定所述患者的脑激活度。
5.根据权利要求1所述的康复训练方法，其特征在于，所述情绪状态包括积极情绪、消极情绪以及中性情绪，所述基于所述情绪状态、所述脑激活度和预设脑激活度阈值范围，确定所述当前训练关卡的调整方案，包括：判断所述情绪状态是否为中性情绪或所述脑激活度是否位于所述预设脑激活度阈值范围内；当任一项为是时，所述调整方案为将所述当前训练关卡作为所述目标训练关卡；当两项都为否时，当所述情绪状态为消极状态且所述脑激活度低于所述预设脑激活度阈值范围时，所述调整方案为将关卡值比所述当前训练关卡的关卡值小于第一预设数值的训练关卡，作为所述目标训练关卡，其中，所述目标训练...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静莎，李增勇，张腾宇，潘国新，任韦燕，王珏，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：