一种基于VR技术的头戴式前庭康复训练系统

本发明涉及医疗康复，特别是涉及一种基于vr(虚拟现实)技术与眼动追踪技术相结合的头戴式前庭康复训练系统。

背景技术：

1、前庭康复治疗是对前庭功能减退患者进行的以训练为主的治疗，提高其前庭觉、视觉和本体感觉对平衡的协调控制能力。现有的前庭康复训练方法主要包括注视练习、平衡练习、维持性练习等，但这些方法存在训练趣味性低、效果不佳等问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、本发明提供一种基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特点在于，其包括头戴式vr设备和控制主机，所述头戴式vr设备上设置有左眼动追踪摄像头、右眼动追踪摄像头和姿态传感器，所述控制主机包括患者信息管理模块、训练方案管理模块、视靶移动参数设置模块和控制模块；

4、所述患者信息管理模块用于管理患者信息；

5、所述训练方案管理模块用于对患者的前庭康复训练方案进行管理，前庭康复训练方案包括至少一次训练的具有先后时序关系的n分次训练及每分次训练采用的训练模式和跟踪模式；

6、所述视靶移动参数设置模块用于供设置每次训练的视靶图像的移动速度、加速度和移动路径长短；

7、所述控制模块用于基于输入的患者信息分析出目标患者，调取出目标患者的前庭康复训练方案，控制目标患者佩戴的头戴式vr设备显示视靶图像并按照第i分次训练设定的视靶移动参数和训练方式进行移动，提示目标患者按照第i分次训练的训练模式和跟踪模式跟踪以进行前庭康复训练，并基于第i分次训练的跟踪模式调取左眼动追踪摄像头采集第i分次训练中左眼瞳孔运动的视频图像、或右眼动追踪摄像头采集第i分次训练中右眼瞳孔运动的视频图像、和/或姿态传感器采集第i分次训练中头部的运动情况，i依次选取1至n，i和n均为正整数；

8、所述控制模块还用于获取目标患者该次训练中各分次训练的瞳孔运动视频图像和/或头部运动情况，分析目标患者该次训练中各分次训练的眼球对视靶的眼动追踪情况和/或头部追踪情况，评估目标患者的前庭康复训练效果。

9、本发明的积极进步效果在于：

10、本发明提供了一种头戴式前庭康复训练系统，利用头戴式vr设备与眼动追踪技术，为用户提供特定的视觉刺激，以促进前庭系统的代偿或加强。系统在虚拟现实中展示出不同移动路径和速度的视靶图像，患者通过头部转动和眼睛追踪这些视靶图像来进行训练，从而达到改善前庭功能的效果。

11、本发明为康复训练者提供康复训练，使得康复训练者在心情愉悦的情况下进行前庭功能的康复训练，减少前庭功能障碍依赖药物产生副作用带来的困扰。本发明通过对训练过程中训练者的眼动及姿态的采集分析，更准确的掌握训练者训练时的状态和成果，评估训练者的前庭康复训练效果，为下一阶段的训练提供客观的依据。

1.一种基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，其包括头戴式vr设备和控制主机，所述头戴式vr设备上设置有左眼动追踪摄像头、右眼动追踪摄像头和姿态传感器，所述控制主机包括患者信息管理模块、训练方案管理模块、视靶移动参数设置模块和控制模块；

2.如权利要求1所述的基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，所述控制模块还用于获取第i分次训练中视靶图像的图像中心移动轨迹，利用识别算法对采集到的第i分次训练的瞳孔运动视频图像中的瞳孔进行中心识别定位并分析出瞳孔中心移动轨迹，计算第i分次训练中瞳孔中心移动轨迹和图像中心移动轨迹的眼动跟踪重合度，在眼动跟踪重合度达到第一预设值时则记录第i分次训练中眼动跟踪重合，否则记录第i分次训练中眼动跟踪不重合，在第i分次训练中还有采集到的头部运动情况时，基于头部运动情况分析头部移动轨迹，计算第i分次训练中头部移动轨迹和图像中心移动轨迹的头部跟踪重合度，在头部跟踪重合度达到第二预设值时则记录第i分次训练中头部跟踪重合，否则记录第i分次训练中头部跟踪不重合，基于此记录各个分次训练中眼动跟踪重合情况和头部跟踪重合情况；

3.如权利要求2所述的基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，所述控制模块还用于对采集到的第i分次训练的瞳孔运动视频图像中每帧眼球图像进行灰度转换、裁剪、瞳孔中心定位，以获得第i分次训练中目标患者的按照时序的瞳孔中心坐标的变化，分析第i分次训练中出现后一瞳孔中心坐标与前一瞳孔中心坐标的变化值大于设定阈值的次数作为眼球震颤次数和每次出现后前瞳孔中心坐标的变化值大于设定阈值的持续时间作为眼球震颤持续时间，将该次训练中第i分次训练的眼球震颤次数和每次眼球震颤持续时间与前次训练中与第i分次训练相同的分次训练进行比较并给出比较结果，基于此获得该次训练中各个分次训练与前次训练中相同训练的比较结果。

4.如权利要求3所述的基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，所述控制模块还用于判断该次训练中前庭眼动康复训练率是否大于第一阈值、该次训练中眼球震颤总次数是否小于前次训练中眼球震颤总次数、以及该次训练中眼球震颤总持续时间是否小于前次训练中眼球震颤总持续时间，在均为是时则评估输出目标患者前庭眼动通路康复训练良好的信息，否则评估输出目标患者前庭眼动通路还需继续康复训练的信息；

5.如权利要求1所述的基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，所述系统还包括视靶图像选择模块，所述视靶图像选择模块用于供选择每次训练的视靶图像，视靶图像包括图案、大小、颜色和形状。

6.如权利要求1所述的基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，所述系统还包括视靶显示方式选择模块，所述视靶显示方式选择模块用于供选择每次训练的视靶图像的显示方式，显示方式包括持续显示方式和隐现方式。

7.如权利要求1所述的基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，所述训练模式包括正前左转动训练、正前右转动训练、垂直上转动训练、垂直下转动训练、左前上转动训练、左前下转动训练、右前上转动训练、右前下转动训练、上方左转动训练、上方右转动训练、下方左转动训练、下方右转动训练、圆形顺时针转动训练、圆形逆时针转动训练。

8.如权利要求1所述的基于vr技术的头戴式前庭康复训练系统，其特征在于，所述跟踪模式包括单眼动跟踪模式和头眼动跟踪模式。