一种动态平衡的认知障碍人机交互方法及系统与流程

1.本发明属于认知障碍人机交互技术领域，尤其涉及一种动态平衡的认知障碍人机交互方法及系统。


背景技术：

2.认知是指人类的大脑接触外界的信息或者事物后，通过内心活动的加工和处理，转化为认知、学习到的知识，即学习新事物、获取知识并对学到的知识进行应用的一种能力。认知功能包括记忆力、理解力、计算力、语言能力、视空间能力、判断理解能力等多方面，如果认知功能出现一方面或者几方面的受损，都可以被认为是认知功能障碍。认知功能障碍不仅影响生活能力，还会影响社交能力。
3.阿尔茨海默病(ad)和轻度认知障碍(mci)患者表现出平衡缺陷，通过研究评估了大脑图像和平衡指数之间的关系，这项研究的结果表明，由于前庭海马通路缺陷导致的动态平衡障碍可能是诊断mci和检测从mci到ad的疾病进展的有用标志物。
4.现有的在对动态平衡的认知障碍检测方面多采用调查问卷的形式，这种书面形式的检测，并不能很好的体现出被测者的动态平衡情况。


技术实现要素：

5.本发明提供一种动态平衡的认知障碍人机交互方法及系统，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明是这样实现的，一种动态平衡的认知障碍人机交互方法，包括如下步骤：
7.步骤s1、被测者站在搭载有动态平衡认知障碍检测系统的体检舱内；
8.步骤s2、检测系统通过显示模块和语音模块引导被测者作出对应动作；
9.步骤s3、被测者根据引导画面和语音提示作出对应的动作；
10.步骤s4、检测系统通过设置在被测者四周的各个传感器检测到其体态，平衡度，重心各方面数据；
11.步骤s5、检测系统根据数据信息判断被测者是否为动态平衡的认知障碍者；
12.步骤s6、检测系统判断对应的认知障碍程度。
13.优选的，在步骤s2中，包括
14.步骤s21、所述显示模块显示需要被测者作出的动作；
15.步骤s22、所述语音模块介绍该动作的名称和动作要点。
16.优选的，在步骤s2和步骤s3中的动作，包括走直线、单腿平衡两项，
17.其中走直线，所述显示模块中展示一条待行走的直线和根据各个传感器生成的代表被测者的人物，所述语音模块引导被测者沿着该直线进行行走；
18.其中单腿平衡，所述显示模块展示两个人物，其中一个为系统生成的单腿平衡的标准人物，另一个为根据各个传感器生成的代表被测者的人物，所述语音模块引导被测者作出单腿平衡。
19.优选的，在步骤s3中，设置在被测者四周的各个用于检测体态的传感器包括位于脚下的平衡模块、四周的多个摄像模块和姿态捕捉模块。
20.优选的，在步骤s5中，判断被测者是否为动态平衡的认知障碍者的方法为将捕捉或者拍摄到的被测者姿态、重心、位置数据与标准的姿态、重心以及位置数据作比对，
21.若两者数据相差在误差范围内，则被测者为正常；
22.反之在误差范围外，则被测者为动态平衡认知障碍者。
23.优选的，在步骤s6中，判断认知障碍程度方法为将捕捉或者拍摄到的被测者姿态、重心、位置数据与标准的姿态、重心以及位置数据作比对，得出两者的差值为多少，并将差值与对应的认知障碍等级中对应的各个范围值进行对比归类，该差值落在那个范围中，则为该范围对应的认知障碍等级。
24.一种动态平衡的认知障碍人机交互系统，包括：
25.显示模块用于展示需要被测者作出的动作；
26.语音模块用于提示被测者该显示模块展示的动作的名称和要点；
27.行走模块用于被测者在其表面进行原地行走；
28.平衡模块用于检测被测者落脚在所述行走模块上的重心、重力以及位置；
29.摄像模块和姿态捕捉模块均用于拍摄或者捕捉被测者在作动作时的姿态变化，并生成对应的数据；
30.处理模块用于显示标准动作给被测者进行模仿，并对被测者的形态、重心、位置进行检测，并与标准动作进行对比，判断被测者姿态中动态平衡的问题，并根据与标准动作之间的差距多少，判断动态平衡程度。
31.优选的，所述行走模块设置为跑步机形态，该平衡模块为遍布所述行走模块内部的重力检测传感器，用于检测被测者动作中的每一步的受力情况，判断重心偏移情况。
32.优选的，所述姿态捕捉模块中部分设备被被测者进行穿戴，用于检测被测者的四肢和躯干情况。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种动态平衡的认知障碍人机交互方法及系统，本技术通过显示设备和语音设备对被测者进行引导，使得被测者在舱内作出对应的动作，并被舱内的平衡模块以及姿态捕捉模块、摄像模块实时监控其在运动过程中的重心、施力点、姿态等各方面变化，并将这些数值变化与正常标准状态下动作的各个数据进行比对，从而得出被测者作出的这些动作时的平衡状态，进而得出被测者自身自主的对动态平衡的认知状态，实现动态平衡的认知障碍人机交互情况，这种方式比书面形式的调查问卷更加的可靠和直观。
附图说明
34.图1为本发明的方法步骤示意图；
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种动态平衡的认知障碍人机交互方法，包括如下步骤：
37.步骤s1、被测者站在搭载有动态平衡认知障碍检测系统的体检舱内；
38.步骤s2、检测系统通过显示模块和语音模块引导被测者作出对应动作；
39.步骤s3、被测者根据引导画面和语音提示作出对应的动作；
40.步骤s4、检测系统通过设置在被测者四周的各个传感器检测到其体态，平衡度，重心各方面数据；
41.步骤s5、检测系统根据数据信息判断被测者是否为动态平衡的认知障碍者；
42.步骤s6、检测系统判断对应的认知障碍程度。
43.在本实施方式中，被测者先脱鞋并穿戴姿态捕捉模块的部分设备，然后进入到体检舱中，体检舱内部的检测系统通过姿态捕捉模块和位于四周的摄像模块，确认被测者的姿态，并在内部生成对应的人物数据，之后检测系统通过显示模块展示走直线项目，语音模块引导被测者根据显示模块展示的画面，在行走模块上进行行走，被测者每次的行走均被姿态捕捉模块和摄像模块记录下来，同时被测者的每次落脚均被位于行走模块内部的平衡模块检测到对应的重心位置、落脚时的重力数据以及落脚的位置，将上述数据直接反馈到该代表被测者的人物上，被测者观测人物进行调校下一次的行走，直至被测者完全偏离直线，导致走直线项目失败；之后检测系统通过显示模块展示单腿平衡项目，语音模块引导被测者抬起对应的腿，并保持对应的姿态，在被测者保持对应姿态的过程中，被测者的每个姿态均被姿态捕捉模块和摄像模块记录下来，同时被测者的单脚面积受力位置变化等数据被平衡模块捕捉到，将上述数据直接反馈到该代表被测者的人物上，直至被测者站立不住，完成测试，之后处理模块综合两次的姿态、位置和重心等相关数据，并与标准状态下的姿态、位置和重心等相关数据，一一对比，测算各个数据之间差值，根据差值判断是否为动态平衡的认知障碍者，若是，则根据差值计算对应的认知障碍程度，反之，则不是认知障碍者。
44.在步骤s2中，包括
45.步骤s21、显示模块显示需要被测者作出的动作；
46.步骤s22、语音模块介绍该动作的名称和动作要点。
47.在步骤s2和步骤s3中的动作，包括走直线、单腿平衡两项，
48.其中走直线，显示模块中展示一条待行走的直线和根据各个传感器生成的代表被测者的人物，语音模块引导被测者沿着该直线进行行走；
49.其中单腿平衡，显示模块展示两个人物，其中一个为系统生成的单腿平衡的标准人物，另一个为根据各个传感器生成的代表被测者的人物，语音模块引导被测者作出单腿平衡。
50.之所以选择走直线和单腿平衡，一方面这两个动作简单，方便老人和小孩也进行对应的操作，另一方面这两个动作均能够体现出被测者的平衡感，进而根据被测者作这两个动作的过程以及姿态、重心等变化，了解被测者的动态平衡情况。
51.在步骤s3中，设置在被测者四周的各个用于检测体态的传感器包括位于脚下的平衡模块、四周的多个摄像模块和姿态捕捉模块。
52.在步骤s5中，判断被测者是否为动态平衡的认知障碍者的方法为将捕捉或者拍摄到的被测者姿态、重心、位置数据与标准的姿态、重心以及位置数据作比对，
53.若两者数据相差在误差范围内，则被测者为正常；
54.反之在误差范围外，则被测者为动态平衡认知障碍者。
55.在步骤s6中，判断认知障碍程度方法为将捕捉或者拍摄到的被测者姿态、重心、位置数据与标准的姿态、重心以及位置数据作比对，得出两者的差值为多少，并将差值与对应的认知障碍等级中对应的各个范围值进行对比归类，该差值落在那个范围中，则为该范围对应的认知障碍等级。
56.在本实施方式中，动态平衡的认知障碍分为三个等级，分别静态平衡又称一级平衡，指人体在无外力作用下，在睁眼和闭眼时维持某姿势稳定的过程，例如坐位和站位时平衡。自我动态平衡又称二级平衡，指在无外力作用下从一种姿势调整到另外一种姿势的过程，在整个过程中保持平衡状态，例如行走过程的平衡。他人动态平衡又称三级平衡，指人体在外力的作用下(包括加速度和减速度)当身体重心发生改变时，迅速调整重心和姿势，保持身体平衡的过程。例如在行驶的汽车中行走。每一级的平衡均对应有一定的差值范围，将本次测算到的差值归类到对应的差值范围内，则属于该差值范围对应的平衡级别。
57.一种动态平衡的认知障碍人机交互系统，包括：
58.显示模块用于展示需要被测者作出的动作；
59.语音模块用于提示被测者该显示模块展示的动作的名称和要点；
60.行走模块用于被测者在其表面进行原地行走；
61.平衡模块用于检测被测者落脚在行走模块上的重心、重力以及位置；
62.摄像模块和姿态捕捉模块均用于拍摄或者捕捉被测者在作动作时的姿态变化，并生成对应的数据；
63.处理模块用于显示标准动作给被测者进行模仿，并对被测者的形态、重心、位置进行检测，并与标准动作进行对比，判断被测者姿态中动态平衡的问题，并根据与标准动作之间的差距多少，判断动态平衡程度。
64.本发明安装好过后，被测者脱鞋，并穿戴姿态捕捉模块的部分设备，将其安装在四肢和躯干上，之后进入到检测舱中，检测舱中的显示模块播放对应的走直线项目或者单腿平衡项目的vr视频，被测者在语音模块的引导下按照vr视频的内容作出对应的操作，如在行走模块上进行走直线，并被安装在行走模块内的平衡模块中的压力传感器检测到，配合显示模块的图像内容，判断被测者的动态平衡情况，其中在行走模块上步行时，每次迈步走，走过的路线前后误差较大，同时行走模块中的平衡模块对每次迈步时测到的位置数据、重心数据以及受力脚，受力点均不相同，从而则可以判断该被测者的平衡有问题，需对其进行进一步的关于动态平衡方面的测试，即为单腿平衡项目，通过测试单腿平衡时的重心变化、姿态变化等，了解到被测者的平衡情况。
65.行走模块设置为跑步机形态，该平衡模块为遍布行走模块内部的重力检测传感器，用于检测被测者动作中的每一步的受力情况，判断重心偏移情况。
66.行走模块为跑步机形态，即被测者始终在循环的传送带上进行步行，传送带内部设置有平衡模块即重力传感器用于测试被测者的站立情况和重心变化情况。
67.姿态捕捉模块中部分设备被被测者进行穿戴，用于检测被测者的四肢和躯干情况。
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。