基于視覺的增強現(xiàn)實技術(shù)在手功能康復(fù)中的應(yīng)用研究.pdf

1、增強現(xiàn)實是在虛擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)。它是將計算機系統(tǒng)生成的虛擬信息疊加到用戶所在的真實場景中，實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的增強。用戶可以以更加自然的方式與環(huán)境中的真實和虛擬的物體進行交互。將增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到康復(fù)領(lǐng)域已經(jīng)成為了國內(nèi)外研究的熱點，它不僅可以以貼近生活的方式幫助患者訓(xùn)練，還可以讓患者擺脫對治療師的依賴，自主進行康復(fù)訓(xùn)練，更具有真實性。
　　本文以國家自然科學(xué)基金項目為背景，結(jié)合標(biāo)識和自然特征，設(shè)計并開發(fā)一個基于視覺的增強

2、現(xiàn)實手部康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　本文對目前基于標(biāo)識的增強現(xiàn)實研究現(xiàn)狀做了相關(guān)的比較，分析各種標(biāo)識的設(shè)計原理和不足之處。針對手部康復(fù)訓(xùn)練的需要，本文改進一種用于手部康復(fù)訓(xùn)練的海明碼彩色標(biāo)識，通過實驗驗證了彩色標(biāo)識的魯棒性和實用性。
　　其次，本文對基于自然特征的增強現(xiàn)實技術(shù)做了相關(guān)的研究，并提出一種基于ORB和KLT結(jié)合單應(yīng)性矩陣的跟蹤注冊方法。該方法的創(chuàng)新點在于對傳統(tǒng)KLT算法的改進，通過加入圖像金字塔分

3、析在特征點“大運動”情況下的跟蹤性能，使用改進的KLT算法結(jié)合單應(yīng)性矩陣對目標(biāo)特征進行跟蹤注冊，通過實驗驗證了該方法的可行性。
　　最后，本文開發(fā)設(shè)計一個基于視覺的增強現(xiàn)實手部康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)將基于標(biāo)識和自然特征的跟蹤注冊方法相結(jié)合，設(shè)計了三個康復(fù)訓(xùn)練項目:柱子訓(xùn)練、插棍訓(xùn)練和打地鼠訓(xùn)練。三個項目在難度上具有遞進關(guān)系，主要鍛煉人的手指、腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)等功能。最后通過實驗進行了問卷評估和分析，驗證了該系統(tǒng)的有效性和實用性