一种基于虚拟现实技术的康复训练系统及方法

本发明涉及康复训练，具体涉及一种基于虚拟现实技术的康复训练系统及方法。背景技术：1、随着虚拟现实技术的飞速发展，其在康复训练领域的应用也日益广泛。虚拟现实技术通过模拟真实环境，为康复训练提供了全新的方法和手段。然而，现有的基于虚拟现实技术的康复训练系统在康复训练动作的形式和内容上，普遍缺乏个性化，难以满足不同患者的实际需求。2、目前，市场上的康复训练系统大多采用预设的康复动作和训练方案，尽管对应的方案有较强的通用性，但是这些方案往往缺乏针对性，无法根据个体的身体状况、康复进度和兴趣爱好进行个性化调整。同时，系统的训练时间和场景也往往固定，无法根据患者的实际情况进行灵活设置，这在一定程度上限制了康复训练的效果和用户体验，不方便患者使用。技术实现思路1、本发明的目的之一在于提供一种基于虚拟现实技术的康复训练系统及方法，能够解决现有的虚拟康复训练过程中个性化设置弱，缺乏针对性，限制客户在康复训练过程的用户体验，不方便客户使用。2、为了达到上述目的，提供了一种基于虚拟现实技术的康复训练系统，包括服务端和客户端；3、所述服务端包括：4、数据采集模块，用于接收客户端所对应的登录信息，并基于该登录信息获取该客户端所对应的客户基本信息以及客户当前病情状态信息；5、康复训练方案制定模块，用于根据数据库中所对应的康复训练动作集、以及个性化动作场景集，基于该客户基本信息以及客户当前病情状态信息，随机生成n个初始种群，所述初始种群的个体为该客户所对应的康复训练动作，以及康复训练动作所对应的个性化动作场景，以及各个康复训练所对应的训练时间；6、康复最优方案识别模块，用于根据n个初始种群，基于改进型遗传算法，识别出康复训练最优方案；7、虚拟搭建模块，用于根据识别出来的康复训练最优方案，基于虚拟现实技术，搭建对应的康复训练虚拟空间，并在康复训练虚拟空间中基于康复训练最优方案，制定该客户所对应的本次康复训练模型，并向客户端发送反馈信息；8、所述客户端用于接收服务端所对应的反馈信息后，进入到康复训练虚拟空间，并接收对应的本次康复训练模型。9、本方案的技术原理及效果：在本方案中，首先是客户端进行登录信息的发送，然后服务端在接收到客户端发送的登录信息之后，就会基于该登录信息来获取该客户所对应的客户基本信息以及客户当前病情状态信息，之后根据数据库中的康复训练动作集、以及个性化动作场景集，结合该客户基本信息以及客户当前运动状态信息，随机进行康复训练方案的制定，从而实现初始种群的随机生成，其中，初始种群的个体为该客户所对应的康复训练动作，以及康复训练动作所对应的个性化动作场景，以及各个康复训练所对应的训练时间；10、然后通过改进型遗传算法，从n个初始种群中识别出康复训练最优方案，实现对该客户在基于当前的病情状态信息下的康复训练最优方案的制定，之后基于康复训练最优方案，通过虚拟现实技术，搭建对应的康复训练虚拟空间，并在该康复训练虚拟空间中基于康复训练最优方案，进行本次康复训练模型的制定，随后向客户端发送反馈信息，客户端在接收到服务端发送过来的反馈信息后，就表示该客户端的客户可以进入到康复训练虚拟空间中进行本次康复训练模型的接收，从而进行对应的康复训练。解决现有的虚拟康复训练过程中个性化设置弱，缺乏针对性，限制客户在康复训练过程的用户体验，不方便客户使用。11、进一步，所述康复最优方案识别模块包括：12、第一筛选模块，用于根据随机生成的n个初始种群，基于预设的限制条件，对初始种群进行初步筛选，若满足限制条件，则对应的个体为可行解，反之则为不可行解，并将该个体进行剔除；13、所述限制条件为康复训练动作数量条件、训练时间条件；14、所述康复训练动作数量条件为：15、16、式中，smax为康复训练动作数量最大值，bd为该客户当前的病情状态，bb为与客户所对应的病情相同的标准病情下的病情状态，sb为标准病情所对应的康复训练动作的标准数量,ss为该客户所对应的上一次进行康复训练所对应的康复训练动作数量；17、所述训练时间条件为：18、19、式中，tk为该客户所对应的客户空闲时间，ti为康复训练动作i所对应的训练时间，tmix为该客户所对应的训练最短时间，tb为标准病情所对应的标准训练时间；20、适应度计算模块，用于对筛选后的种群进行第一适应度和第二适应度的计算；21、所述第一适应度计算如下：22、23、式中：f1为第一适应度，d1为种群中所有的康复训练动作所对应的合理度总和，by+1为客户在完成第y+1个康复训练动作之后的病情状态，g为对应的康复度转换参数，py+1为客户在完成第y+1个康复训练动作之后的客户疲劳度；24、所述第二适应度计算如下：25、26、式中：f2为第二适应度，d2为种群中康复训练动作和所对应的个性化动作场景对于该客户所对应的平均适配度；sx为康复训练动作x所对应的个性化动作场景匹配度，xx为康复训练动作x所对应的个性化动作场景对该客户的吸引度，∝为对应的加权系数，a，b，c，v为常数，h、p、q为对应的动态变化的区间点；27、第二筛选模块，用于在第一预设迭代次数内，根据种群所对应的第一适应度，选取第一适应度小于或者等于第一适应度阈值的种群，并对于此时剔除的种群中，选取第二适应度最小的前三个种群，并将其保存到备用库中；28、超出第一预设迭代次数时，将此时的种群与备用库中的种群进行组合，形成新的种群，并对此时种群所对应的第二适应度小于或者等于预设第二适应度的种群进行选择；29、杂交变异模块，用于对二次筛选后的种群进行杂交、变异操作，基于预设的选择策略，得到子代种群；30、循环模块，用于在得到子代种群之后，继续执行适应度计算模块，直到满足预设迭代次数；31、输出模块，用于输出子代种群作为对应的最优解集合。32、有益效果：在本方案中，首先对初始种群进行筛选，使得对应的康复训练动作的数量以及训练时间都满足客户的需求，即康复训练动作的数量是与客户的病情状态相关联的，避免出现数量过多导致对客户的病情状态恶化的问题出现，以及训练时间也是对比标准训练时间，极大确保动作数量和训练时间的合理化，极大提高后续的算法的收敛速度。33、然后对筛选后的种群进行第一适应度和第二适应度的计算，具体的，对客户在完成对应的各个康复训练动作之后的病情状态，通过前后动作的比较来实现当前的康复训练动作所对应的康复度的计算，然后与对应的客户疲劳度进行整合，实现对当前该康复训练动作的合理度的计算，进而实现对种群中所有的康复训练动作的合理度总和的计算，以及计算个性化工作场景与对应的康复训练动作之间的平均适配度，以此来实现对种群的适应度的判断。后续根据预设的二次筛选策略，对种群进行二次筛选；用于对二次筛选后的种群进行杂交、变异操作，得到子代种群，在得到子代种群之后，继续执行适应度计算模块，直到满足预设迭代次数，用于输出子代种群作为对应的最优解集合。34、进一步，所述预设的选择策略为：35、根据第一种群和第二种群，计算第一种群相对第二种群所对应的处理差异度；所述第一种群为杂交、变异操作后所对应的种群，所述第二种群为杂交、变异操作前所对应的种群；36、比较处理差异度与预设差异阈值的大小，若处理差异度大于或者等于预设差异阈值，则判断该第一种群为无效种群，重新对第二种群进行杂交、变异操作；若处理差异度小于预设差异阈值，则随机生成一个0到1的随机数r，当随机数r大于预设随机阈值时，则判断该第一种群为有效种群，对该第一种群进行保留，反之则重新对第二种群进行杂交、变异操作；所述预设随机阈值与上一次迭代所对应的杂交、变异操作的成功度正相关。37、有益效果：在本方案中，在对第一种群是否为有效种群的判断时，不仅考虑杂交、变异操作前后的处理差异度，避免前后差异过大，导致操作后的种群无法保留操作前的种群的优良基因，同时还在差异满足要求的前提下，增加了第一种群有效判断的随机性，能够更好的实现对种群的杂交、变异操作。38、进一步，所述服务端还包括：39、训练识别模块，用于在对应的客户端接收到本次康复训练模型后，基于该客户端所对应的客户的客户当前病情状态信息，识别出该客户所对应的病情康复类型，并基于该病情康复类型，调取与该客户的病情康复类型相同的当前其他客户端所对应的本次康复训练模型；40、虚拟共享模块，用于根据调取的当前其他客户端所对应的本次康复训练模型，以及当前客户端所对应的本次康复训练模型，基于共享机制，形成虚拟训练共享空间；41、康复榜单模块，用于根据虚拟训练共享空间中的当前客户与当前其他客户，实时获取对应的客户的康复训练完成度，并生成对应的康复训练榜单，实时发送给客户端。42、有益效果：在本方案中，首先是基于当前的客户所对应的病情状态信息识别病情康复类型，这样就可以完成各个客户病情类型的识别，从而方便相同病情的客户之间的康复训练交流，同时基于病情康复类型，将同一类的其他客户与当前客户所对应的训练模型进行绑定，形成虚拟训练共享空间，这样客户在进行康复训练时都进入到同一个虚拟训练共享空间中，相互鼓励和配合，同时通过康复训练榜单的制作能够实现对虚拟训练共享空间内的各个客户的康复训练完成情况进行共享，从而激励虚拟训练共享空间中的客户进行康复训练，提高客户的康复训练的参与度。43、本发明还提供一种基于虚拟现实技术的康复训练方法，使用上述的一种基于虚拟现实技术的康复训练系统，包括以下步骤：44、s1、接收客户端所对应的登录信息，并基于该登录信息获取该客户端所对应的客户基本信息以及客户当前病情状态信息；45、s2、根据数据库中所对应的康复训练动作集、以及个性化动作场景集，基于该客户基本信息以及客户当前病情状态信息，随机生成n个初始种群，所述初始种群的个体为该客户所对应的康复训练动作，以及康复训练动作所对应的个性化动作场景，以及各个康复训练所对应的训练时间；46、s3、根据n个初始种群，基于改进型遗传算法，识别出康复训练最优方案；47、s4、根据识别出来的康复训练最优方案，基于虚拟现实技术，搭建对应的康复训练虚拟空间，并在康复训练虚拟空间中基于康复训练最优方案，制定该客户所对应的本次康复训练模型，并向客户端发送反馈信息；48、s5、所述客户端用于接收服务端所对应的反馈信息后，进入到康复训练虚拟空间，并接收对应的本次康复训练模型。