基于动作识别的肢体康复训练远程监测系统的设计

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随着现代社会老龄化速度的加快,需要肢体康复训练的患者人数在逐年增多。现代神经康复医学和医生临床试验研究结果表明,患者通过科学的康复训练可以逐步恢复肢体运动功能。患者在整个康复训练过程中,医生需要对患者的身体状态和训练效果进行实时监测和评价,从而对患者的康复治疗方案作出及时的调整。因此,本文研究和设计了基于动作识别的肢体康复训练远程监测系统。通过对比近几年国内外研究现状,针对康复训练的研究,仍存在几个技术问题亟待解决。首先,康复机器体积大、结构复杂、价格高昂,普通家庭根本无力承担;其次,康复医生少,效率低;此外,还有需要特定的康复训练场合等问题。基于上述所存在问题,利用远程监测系统代替传统康复机器方面的研究工作在持续开展。远程监测系统的研究不仅可以解决康复中心场地匮乏的现状,同时可以帮助康复医生针对各个老年人制定康复训练计划,提高医治效率。首先,根据康复训练远程监测系统的特点,本文提出一种简洁的、低成本的基于动作识别的肢体康复训练远程监测系统。根据患者运动的周期性状态及其特点,将数据采集系统安装在人体较为方便的部位,并对采集到的相关数据采用小波变换法进行处理,从大量数据中提取出运动的特征信号。其次,根据上述监测系统特点,对系统所采用主要技术进行研究,并对所采集的信号进行了时域上的分析,确定了系统核心算法为小波包特征提取及支持向量机分类的方法,为系统提供了理论基础。将识别的特征向量传递给支持向量机进行数据分析和分类,以此作为判断目标动作类别的依据,并将动作类别和能量特征向量传递给上位机系统。最后,设计了一套肢体康复训练远程监测系统,此系统的主要由两部分组成:一是信号采集部分,二是上位机系统。信号采集部分由三轴陀螺仪、数据传输模块、三轴加速计和单片机最小系统组成,这些模块组合起来完成动作信号的采集和传输功能;上位机系统从虚拟仪器的角度进行分析与实践,实现对相关信号的存储、相关算法的应用、以及相关的数据处理等功能。本文所提出的基于动作识别的肢体康复训练远程监测系统成功解决了训练场地有限、康复训练医生数量少和单次指导康复训练人员效率低的问题。因此,该系统对肢体康复训练具有较高的实际应用价值。
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