[發明專利]一種運動訓練評估方法及裝置

有效

• 申請號: 201710089034.6
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106990835B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 梁爽;杭文龍;吳虹;劉曉潞;王瓊;王平安
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00;G06T15/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 陽開亮

1.一種運動訓練評估方法，其特征在于，包括：

腦-機接口系統利用虛擬現實中的觸覺仿真與交互反饋的方式，建立三維運動訓練場景；

通過檢測和分析受試者在所述三維運動訓練場景中進行運動訓練時的腦電信號變化，從而對交互系統中的觸覺反饋進行定量化評估，包括：在三維虛擬運動訓練場景中，采集受試者執行有觸覺反饋和無觸覺反饋的運動訓練任務時大腦感覺運動感覺區域產生的腦電信號數據；根據所述腦電信號數據，對交互系統中的視/觸覺反饋進行定量化評估，包括：建立腦電信號時頻特征模型，所述腦電信號時頻特征模型，具體為：其中，ERSP為腦電信號時頻特征，F_k(f,t)表示在給定頻率f和時間t相對于事件前基線的單個運動訓練任務k的頻譜估計，n為運動訓練任務k的執行次數；利用預建的腦電信號時頻特征生成模型以及受試者執行有觸覺反饋的運動訓練任務時產生的腦電信號數據，生成有觸覺反饋的腦電信號時頻特征；利用預建的腦電信號時頻特征生成模型以及受試者執行無觸覺反饋的運動訓練任務時產生的腦電信號數據，生成無觸覺反饋的腦電信號時頻特征；

統計所述有觸覺反饋的腦電信號時頻特征、所述無觸覺反饋的腦電信號時頻特征，并統計兩者之間的差異；評估在三維虛擬運動訓練場景中設置不同的視/觸覺反饋對所述受試者訓練效果的影響。

2.如權利要求1所述的運動訓練評估方法，其特征在于，所述利用虛擬現實中的觸覺仿真與交互反饋的方式，建立三維運動訓練場景，具體為：

設置白球對應觸覺設備中觸筆的當前位置，設置黑球對應移動控制的目標位置，設置灰球對應觸筆移動過程中的跟蹤點位置，以在三維虛擬運動訓練場景中融合實時的視覺反饋；

監控所述觸筆沿著管道的中心線在牽引力的作用下跟蹤灰球的操作，若所述牽引力反饋所述觸筆的當前位置偏離中心線并超出管道范圍，則將產生引導力將白球拉回到中心線，同時管道的顏色發生改變，以在三維虛擬運動訓練場景中融合實時的觸覺反饋。

3.一種運動訓練評估裝置，其特征在于，包括：

融合模塊，用于利用虛擬現實中的觸覺仿真與交互反饋的方式，建立三維運動訓練場景；

評估模塊，用于通過檢測和分析受試者在所述三維運動訓練場景中進行運動訓練時的腦電信號變化，從而對交互系統中的觸覺反饋進行定量化評估，采集單元，用于在三維虛擬運動訓練場景中，采集受試者執行有觸覺反饋和無觸覺反饋的運動訓練任務時大腦感覺運動感覺區域產生的腦電信號數據；評估單元，用于根據所述腦電信號數據，對交互系統中的視/觸覺反饋進行定量化評估，包括：觸覺反饋評估單元，用于利用預建的腦電信號時頻特征生成模型以及受試者執行有觸覺反饋的運動訓練任務時產生的腦電信號數據，生成有觸覺反饋的腦電信號時頻特征；無觸覺反饋評估單元，用于利用預建的腦電信號時頻特征生成模型以及受試者執行無觸覺反饋的運動訓練任務時產生的腦電信號數據，生成無觸覺反饋的腦電信號時頻特征；統計所述有觸覺反饋的腦電信號時頻特征、所述無觸覺反饋的腦電信號時頻特征，并統計兩者之間的差異；評估在三維虛擬運動訓練場景中設置不同的視/觸覺反饋對所述受試者訓練效果的影響；

腦電信號時頻特征模型建立模塊，用于建立腦電信號時頻特征模型，

所述腦電信號時頻特征模型，具體為：

其中，ERSP為腦電信號時頻特征，F_k(f,t)表示在給定頻率f和時間t相對于事件前基線的單個運動訓練任務k的頻譜估計，n為運動訓練任務k的執行次數。

4.如權利要求3所述的運動訓練評估裝置，其特征在于，所述融合模塊，包括：

視覺反饋融合單元，用于設置白球對應觸覺設備中觸筆的當前位置，設置黑球對應移動控制的目標位置，設置灰球對應觸筆移動過程中的跟蹤點位置，以在三維虛擬運動訓練場景中融合實時的視覺反饋；

觸覺反饋融合單元，用于監控所述觸筆沿著管道的中心線在牽引力的作用下跟蹤灰球的操作，若所述牽引力反饋所述觸筆的當前位置偏離中心線并超出管道范圍，則將產生引導力將白球拉回到中心線，同時管道的顏色發生改變，以在三維虛擬運動訓練場景中融合實時的觸覺反饋。