基于情感計(jì)算的重度癱瘓患者人機(jī)需求交互研究.pdf

1、在目前社會(huì)中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得人們生活水平逐漸提高，與此同時(shí)，因?yàn)檐?chē)禍、中風(fēng)等導(dǎo)致重度癱瘓的人員也逐漸增多。這不僅給患者的生理以及心理造成巨大損害，其治療與康復(fù)工作也給家庭帶來(lái)了較為沉重的負(fù)擔(dān)。重度癱瘓患者中有一類(lèi)比較特殊的情況:喪失語(yǔ)言能力且四肢失去活動(dòng)能力，但大腦意識(shí)清醒，仍然具有頭部活動(dòng)能力與眼嘴張閉能力。據(jù)山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院粗略統(tǒng)計(jì)，這類(lèi)患者占到了重度癱瘓患者總?cè)藬?shù)的10％左右。如果有辦法能獲取這類(lèi)患者的真實(shí)需求，使患者能夠自主

2、控制康復(fù)機(jī)械臂或康復(fù)床等康復(fù)機(jī)械達(dá)到照料自己的目的，降低監(jiān)護(hù)成本和負(fù)擔(dān)，減少患者痛苦，同時(shí)也會(huì)解決很多家庭問(wèn)題。
　　這類(lèi)患者具有清醒的自主意識(shí)和正常的頭部以及面部動(dòng)作，因此可以采用攝像頭采集患者頭部以及眼嘴動(dòng)作視頻信息，利用情感計(jì)算相關(guān)技術(shù)對(duì)這些動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別與翻譯，得到患者真實(shí)需求（喝水、坐起、翻身等）的方法。
　　本課題具體研究?jī)?nèi)容是基于情感計(jì)算的重度癱瘓患者人機(jī)需求交互。其中“情感計(jì)算”指的是對(duì)于頭部動(dòng)作（左右搖頭、上

3、下擺頭）與面部動(dòng)作（眼睛睜閉、嘴巴張閉）的識(shí)別。其中“人機(jī)需求交互”方式是:對(duì)于患者的常用、緊急的需求（喝水、求救等）由特定動(dòng)作組合的方式直接發(fā)出;對(duì)于普通的需求（坐起、翻身等），患者通過(guò)動(dòng)作組合控制系統(tǒng)光標(biāo)移動(dòng)，模擬鼠標(biāo)操作選擇需求按鈕向康復(fù)床發(fā)出動(dòng)作需求。
　　主要工作包括:(1)創(chuàng)建了重度癱瘓患者層次需求模型，根據(jù)該模型設(shè)計(jì)了通過(guò)情感控制模擬鼠標(biāo)操作的交互方式與交互界面;(2)將情感計(jì)算中的頭部動(dòng)作與面部動(dòng)作識(shí)別算法進(jìn)行了研

4、究與改進(jìn)，通過(guò)區(qū)域化的頭部動(dòng)作識(shí)別算法、基于灰度曲面的眼睛睜閉動(dòng)作識(shí)別算法以及基于亮度的嘴部動(dòng)作識(shí)別算法獲得了較好的動(dòng)作識(shí)別效果;(3)開(kāi)發(fā)了一套基于上述模型與算法的重度癱瘓患者人機(jī)需求交互系統(tǒng)，并取得了較好的測(cè)試效果。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于:(1)首次采用情感計(jì)算的方式進(jìn)行重度癱瘓患者需求獲取;(2)構(gòu)建了重度癱瘓患者層次需求模型，進(jìn)而開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的人機(jī)交互系統(tǒng)。
　　本研究成果結(jié)合該項(xiàng)目其他參與單位所研制的康復(fù)床等機(jī)械設(shè)備