29、基于无负担全身控制动画虚拟角色的康复游戏研究

基于无负担全身控制动画虚拟角色的康复游戏研究

1. 研究背景与目标

在物理治疗领域，商业视频游戏作为康复工具正逐渐受到关注，例如任天堂的Wii Fit。尽管有迹象表明游戏能成为促进身体活动的强大动力，但关于利用市售游戏系统的运动感应功能进行康复的可行性和有效性的研究却相对有限。现有的商业游戏可能并不适合治疗所需的有控制、有针对性的锻炼，部分游戏在治疗任务中还会提供负面的听觉和视觉反馈。因此，开发专门用于康复的游戏显得尤为重要。

研究的目标是开发并评估一种基于互动游戏的康复工具，用于对有神经损伤的成年人进行平衡训练。通过控制虚拟角色来追求游戏目标，从而引发特定的治疗性动作。

2. 系统构成

2.1 硬件

采用PrimeSense参考设计的USB即插即用设备，它结合了红外投影仪以及标准的RGB和红外CMOS图像传感器。该传感器通过专有算法，对投射到场景几何上的编码红外光产生的图案进行解析，构建深度图。其水平视角为58度，垂直视角为45度，能以每秒30帧的速度生成分辨率为640x480的深度图。

2.2 软件架构

传感套件的软件组件包括OpenNI和NITE框架，它们可实现用户识别、场景分割和骨骼跟踪。游戏开发使用了Unity3游戏引擎，以及PrimeSense开发的OpenNI包装器，将这些框架与游戏引擎集成。该引擎提供C# API和灵活的编辑器，便于快速开发游戏，能加快游戏机制的迭代，使游戏更贴合患者的个体残疾情况。

2.3 游戏概述

游戏设定在一个珍贵的宝石矿中，玩家扮演一名矿工，乘坐轨道车沿着矿井下行，从井壁收集宝石。矿井呈圆柱形，八个宝石呈环