一种用于进行远程康复训练的装置

1.本发明涉及远程康复训练技术领域，尤其涉及一种用于进行远程康复训练的装置。


背景技术：

2.目前，人口老龄化日趋增强，康复需求大，但康复资源不足，很多患者无法得到高质量的康复服务，尤其较好的医疗资源多集中于大城市，偏远地区医疗资源分布不足，难以为患者提供有效的康复训练指导。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种用于进行远程康复训练的装置。
4.本发明的一种用于进行远程康复训练的装置的技术方案如下：
5.包括深度摄像头模组和语音提示模块；
6.所述语音提示模块用于：对用户的训练内容和所述训练内容对应的注意事项进行智能语音提示；
7.所述深度摄像头模组用于：当所述用户根据所述训练内容进行训练时，对所述用户的训练动作进行实时拍摄，得到训练视频，并发送至所述语音提示模块；
8.所述语音提示模块还用于：根据所述训练视频，识别所述用户的错误动作，并进行提醒。
9.本发明的一种用于进行远程康复训练的装置的有益效果如下：
10.能够远程为用户指导康复训练，科学有效地促进患者的功能康复。
11.在上述方案的基础上，本发明的一种用于进行远程康复训练的装置还可以做如下改进。
12.进一步，还包括工作视图模块，所述工作视图模块用于：将所述用户的训练内容对应的标准训练动作以视频形式呈现给所述用户。
13.进一步，还包括用户视图模块，所述用户视图模块用于：将所述训练视频以三维动态形式反馈给所述用户，以使用户切换不同视角查看所述训练视频。
14.进一步，还包括信息录入模块，所述信息录入模块用于录入所述用户的基本信息。
15.进一步，所述基本信息包括：姓名、性别、年龄、bmi、手术名称、手术时间。
16.进一步，还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述用户的基本信息，以及所述用户的训练视频。
17.进一步，还包括处方模块，所述处方模块用于：上传多个预设运动内容，从所有的预设运动内容中，确定所述用户的训练内容。
18.进一步，还包括评估模块，所述评估模块用于：根据所述训练视频，监测所述用户的训练动作完成情况。
19.进一步，每个预设运动内容包括训练名称、训练次数、间歇时间和标准训练视频。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为本发明实施例的一种用于进行远程康复训练的装置的结构示意图之一；
22.图2为本发明实施例的一种用于进行远程康复训练的装置的结构示意图之二。
具体实施方式
23.如图1所示，本发明实施例的一种用于进行远程康复训练的装置，包括深度摄像头模组和语音提示模块；
24.语音提示模块用于：对用户的训练内容和训练内容对应的注意事项进行智能语音提示；
25.深度摄像头模组用于：当用户根据训练内容进行训练时，对用户的训练动作进行实时拍摄，得到训练视频，并发送至语音提示模块；深度摄像头模组采用s5kgm1st03-fg9感光片，有效像素8000(h)*6000(v)，mjpeg/yuv2(yuyv)图像输出格式，对焦速度200毫秒，中心清晰度1000lw/ph(center)，36db降噪比和82db动态范围，尺寸30mm*30mm，电压dc5v，电流550ma-610ma，供电接口为usb 4p-2.0mm插座，70度水平视角对用户的训练动作进行实时拍摄。
26.语音提示模块还用于：根据训练视频，识别用户的错误动作，并进行提醒。语音提示模块采用智能语音的方式针对当前训练与用户进行交流，存储模块中已经存储用户可能出现的错误动作和提示内容。训练即将开始时，语音提示模块提示用户即将进行的训练内容、完成训练动作的要领、训练时间以及间歇时间，倒计时提示用户开始训练，训练过程中，提示用户正在进行训练的动作计时时间、间歇休息的计时时间和训练动作偏离正常的百分比，当训练动作偏离正常值10％以上，即判定为错误动作。错误动作的判定依据为提前录制好的标准训练动作视频做，并将视频信息录入训练系统，经过计算机处理后得到三维空间坐标数据，本系统所采用的三维空间坐标数据为三维笛卡尔坐标三维坐标(x，y，z)，它是通过相互独立的三个变量构成的具有一定意义的点，其中，x，y，z分别是拥有共同的零点且彼此相互正交的x轴，y轴，z轴的坐标值。。
27.本发明的一种用于进行远程康复训练的装置能够远程为用户指导康复训练，科学有效地促进患者的功能康复。
28.可选地，在上述技术方案中，还包括工作视图模块，工作视图模块用于：将用户的训练内容对应的标准训练动作以视频形式呈现给用户。
29.可选地，在上述技术方案中，还包括用户视图模块，用户视图模块用于：将训练视频以三维动态形式反馈给用户，以使用户切换不同视角查看训练视频。在三维场景中对用户的实时训练视频进行动态可视域分析，捕捉记录用户的一切偏移运动轨迹，并将偏移信息内容转换和粘贴到三维场景中的实体模型身上，模型具有和用户相同的姿势和运动规律。此模块应用了三维解析技术和三维模型同步驱动技术，所用技术均为现有技术。利用软件对骨骼进行权重绑定，动态调整骨骼的网格形变算法，并基于权重重新计算骨骼蒙皮，使
采集的数据实时精准地驱动三维立体模型运动，三维模型动作与人体动作同步，可以显示人体当前的空间位置、活动范围等。用户可以自行切换不同的视角，如正视角xy轴，左视角zy轴，右视角zy轴，顶视角xz轴，底视角xz轴。
30.可选地，在上述技术方案中，还包括信息录入模块，信息录入模块用于录入用户的基本信息，其中，基本信息包括：姓名、性别、年龄、bmi、手术名称、手术时间。
31.可选地，在上述技术方案中，还包括存储模块，存储模块用于存储用户的基本信息，以及用户的训练视频。
32.可选地，在上述技术方案中，还包括处方模块，处方模块用于：上传多个预设运动内容，从所有的预设运动内容中，确定用户的训练内容。每次训练前，深度摄像头模组采集用户的实时动作视频，并将视频传输至医生工作端，医生工作端通过评估模块对患者的动作进行评估分析，并将训练数据和评估结果发送到医生工作端，康复医生根据患者的训练数据和评估结果，并结合当前临床实际情况(如x线片，ct，核磁等)，在处方模块中选定适宜的训练方案并发送至用户端，用户根据上述训练方案进行康复训练，如此反复，直至患者彻底康复。
33.其中，预设运动内容又可称为运动处方。
34.可选地，在上述技术方案中，还包括评估模块，评估模块用于：根据训练视频，监测用户的训练动作完成情况，并对三维坐标数据(x，y，z)、所训练关节的角度数据(关节活动度)、完成次数和合格次数等进行评估。用户训练过程中，完成一次训练动作所用的训练计时时间和间歇休息计时时间判定为一次完成次数；完成一次训练动作的过程中，训练动作偏离正常值小于10％，判定为一次合格次数。
35.其中，评估模块结合了openpose的姿态识别技术通过不同肢体之间的协调关系来搭建分类算法，获取人体各个骨骼关键点位置，然后通过欧氏距离进行匹配两个骨骼来具体检测到每一个人，对于常见检测中骨骼关键点的缺失可以通过上一帧的骨骼信息进行填充，并对不同分类算法进行比较，可实现多目标的姿态显示、目标检测和分类的实时显示。openpose姿态识别技术是将人体在动态或静态过程中的人体关键点正确的联系起来，从而估计人体姿态的一种方法技术，本发明对openpose技术进行了升级和设计，可以同时扫描人体33个骨骼关键点(如头部、颈部、面部、胸部、腹部、左/右肩、左/右肘、左/右腕、左/右手、左/右髋、左/右股、左/右膝、左/右踝、左/右足跟、左/右足尖等)，通过对人体关键点在三维空间相对位置的计算，同时增加了时间序列，不仅可以更加准确的监测人体当前姿态，同时可以预测人体未来时刻的姿态变化。以w
×
h大小的彩色图像作为输入。经过vgg的前10层网络得到一个特征f。网络分成两个循环分支：一个分支用于预测置信图s：关键点(人体关节)；另一个分支用于预测关节点之间的亲和度l：像素点在骨架中的走向(肢体)。第一个循环分支以特征f作为输入，得到一组s1，l1。第二个分支之后，分别以上一个分支的输出st-1，lt-1s_{t-1}，l_{t-1}st-1，lt-1和特征f作为输入。网络最终输出s，l(s：[w/outputstride，h/outputstride，j][w/{outputstride}，h/outputstride，j][w/outputstride，h/outputstride，j])，j表示预测单个人的关节点数量。
[0036]
可选地，在上述技术方案中，每个预设运动内容包括训练名称、训练次数、间歇时间和标准训练视频。
[0037]
上述的深度摄像头模组、用户视图模块、工作视图模块和语音提示模块，组成用户
端，以供用户使用，上述的信息录入模块、评估模块、存储模块和处方模块，组成医生工作端，以供医生使用。
[0038]
本发明的一种用于进行远程康复训练的装置的有益效果如下：
[0039]
1)利用本发明的一种用于进行远程康复训练的装置，一名康复医生可以同时为多名患者提供康复服务，如图2所示，不仅可以提高工作效率，同时弥补了偏远地区医疗资源分布不均衡的现状，而且，该运动处方与临床康复紧密衔接，生成个性化运动处方，科学有效地促进患者的功能康复。
[0040]
2)针对当前行为监测中精度不足、效率较低等问题，本发明结合了openpose的姿态识别技术通过不同肢体之间的协调关系来搭建分类算法，获取人体各个骨骼关键点位置，然后通过欧氏距离进行匹配两个骨骼来具体检测到每一个人，对于常见检测中骨骼关键点的缺失可以通过上一帧的骨骼信息进行填充，并对不同分类算法进行比较，可实现多目标的姿态显示、目标检测和分类的实时显示。3)运动处方与临床康复紧密衔接，生成个性化运动处方，能够为患者提供科学有效的精准康复。在康复过程中，能够智能化识别患者康复过程中的动作并根据康复运动前后的数据对比(如坐标数据、角度数据、完成次数和合格次数等)，完成对患者康复效果的评估。在临床康复中，康复医生所面临的最大问题就是如何科学的使运动处方标准化和定量化，针对这一问题，本发明在患者进行康复训练的过程中，根据患者的实际情况和需求，通过神经认知机原理智能化的识别和调控训练时间和间歇时间，神经认知机是卷积神经网络的第一个实现网络，它将一个视觉模式分解成许多子模式(特征)，然后进入分层递阶式相连的特征平面进行处理，将视觉系统模型化，使其能够在即使物体有位移或轻微变形的时候，也能完成识别。从而，找出最优化的运动处方来指导临床实践工作，在促进患者功能恢复的同时显著提高了康复效果。
[0041]
4)能够智能化识别患者康复过程中的肌肉功能状态，根据患者的实际情况调控训练时间和间歇时间。
[0042]
本发明的一种用于进行远程康复训练的装置的应用前景如下：
[0043]
远程康复是在远程医疗基础上发展起来的电信和信息技术的产物，是康复医学专业人员以远程通讯技术为依托，应用康复诊疗技术为家庭、社区或偏远地区病人开展的一种新型康复医疗服务。
[0044]
目前人口老龄化日趋增加，康复需求大，但资源不足，很多患者无法得到高质量的康复服务，且较好的医疗资源多集中于大城市，偏远地区医疗资源分布不足，通过远程康复系统，一名康复医生可以同时为多名患者提供康复服务，大大提高工作效率的同时弥补了偏远地区医疗资源分布不均衡的现状。
[0045]
在技术层面上，现有的远程康复系统精度不足，运动处方与临床康复之间缺乏连接，且缺乏科学性，难以为患者提供精准、高效的运动处方。本发明系统运动处方与临床康复紧密衔接，生成个性化运动处方，能够为患者提供科学有效的精准康复和智能康复。
[0046]
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。
[0047]
因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0048]
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram),只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0049]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，包括深度摄像头模组和语音提示模块；所述语音提示模块用于：对用户的训练内容和所述训练内容对应的注意事项进行智能语音提示；所述深度摄像头模组用于：当所述用户根据所述训练内容进行训练时，对所述用户的训练动作进行实时拍摄，得到训练视频，并发送至所述语音提示模块；所述语音提示模块还用于：根据所述训练视频，识别所述用户的错误动作，并进行提醒。2.根据权利要求1所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，还包括工作视图模块，所述工作视图模块用于：将所述用户的训练内容对应的标准训练动作以视频形式呈现给所述用户。3.根据权利要求1所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，还包括用户视图模块，所述用户视图模块用于：将所述训练视频以三维动态形式反馈给所述用户，以使用户切换不同视角查看所述训练视频。4.根据权利要求1所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，还包括信息录入模块，所述信息录入模块用于录入所述用户的基本信息。5.根据权利要求4所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，所述基本信息包括：姓名、性别、年龄、bmi、手术名称、手术时间。6.根据权利要求4所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述用户的基本信息，以及所述用户的训练视频。7.根据权利要求1所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，还包括处方模块，所述处方模块用于：上传多个预设运动内容，从所有的预设运动内容中，确定所述用户的训练内容。8.根据权利要求1所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，还包括评估模块，所述评估模块用于：根据所述训练视频，监测所述用户的训练动作完成情况。9.根据权利要求7所述的一种用于进行远程康复训练的装置，其特征在于，每个预设运动内容包括训练名称、训练次数、间歇时间和标准训练视频。

技术总结
本发明涉及远程康复训练技术领域，尤其涉及一种用于进行远程康复训练的装置，包括深度摄像头模组和语音提示模块；语音提示模块用于：对用户的训练内容和训练内容对应的注意事项进行智能语音提示；深度摄像头模组用于：当用户根据训练内容进行训练时，对用户的训练动作进行实时拍摄，得到训练视频，并发送至语音提示模块；语音提示模块还用于：根据训练视频，识别用户的错误动作，并进行提醒。能够远程为用户指导康复训练，科学有效地促进患者的功能康复。康复。康复。


技术研发人员：杜宁 宋亚锋 李强 王锡波 许猛 崔松子 赵雪林 丁泽鹏 葛晓川
受保护的技术使用者：青海师范大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/8/24