基于情感計算的重度癱瘓患者人機需求交互研究.pdf

1、在目前社會中，經(jīng)濟發(fā)展使得人們生活水平逐漸提高，與此同時，因為車禍、中風等導(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)工作也給家庭帶來了較為沉重的負擔。重度癱瘓患者中有一類比較特殊的情況:喪失語言能力且四肢失去活動能力，但大腦意識清醒，仍然具有頭部活動能力與眼嘴張閉能力。據(jù)山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院粗略統(tǒng)計，這類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患者的真實需求，使患者能夠自主

2、控制康復(fù)機械臂或康復(fù)床等康復(fù)機械達到照料自己的目的，降低監(jiān)護成本和負擔，減少患者痛苦，同時也會解決很多家庭問題。
　　這類患者具有清醒的自主意識和正常的頭部以及面部動作，因此可以采用攝像頭采集患者頭部以及眼嘴動作視頻信息，利用情感計算相關(guān)技術(shù)對這些動作進行識別與翻譯，得到患者真實需求（喝水、坐起、翻身等）的方法。
　　本課題具體研究內(nèi)容是基于情感計算的重度癱瘓患者人機需求交互。其中“情感計算”指的是對于頭部動作（左右搖頭、上

3、下擺頭）與面部動作（眼睛睜閉、嘴巴張閉）的識別。其中“人機需求交互”方式是:對于患者的常用、緊急的需求（喝水、求救等）由特定動作組合的方式直接發(fā)出;對于普通的需求（坐起、翻身等），患者通過動作組合控制系統(tǒng)光標移動，模擬鼠標操作選擇需求按鈕向康復(fù)床發(fā)出動作需求。
　　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)計了通過情感控制模擬鼠標操作的交互方式與交互界面;(2)將情感計算中的頭部動作與面部動作識別算法進行了研

4、究與改進，通過區(qū)域化的頭部動作識別算法、基于灰度曲面的眼睛睜閉動作識別算法以及基于亮度的嘴部動作識別算法獲得了較好的動作識別效果;(3)開發(fā)了一套基于上述模型與算法的重度癱瘓患者人機需求交互系統(tǒng)，并取得了較好的測試效果。
　　本文的創(chuàng)新點在于:(1)首次采用情感計算的方式進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，進而開發(fā)了相應(yīng)的人機交互系統(tǒng)。
　　本研究成果結(jié)合該項目其他參與單位所研制的康復(fù)床等機械設(shè)備