本书围绕虚拟现实康复工程新技术，介绍了虚拟现实基本概念及其关键技术原理；结合康复医学基本理论，介绍了虚拟现实的视觉、力触觉和多感觉反馈刺激的生理效应，以及虚拟现实康复系统的功能组成；重点介绍了虚拟现实康复人机交互技术工程原理及康复工程实现方法，以及虚拟现实运动康复系统应用设计和虚拟现实认知与神经心理康复应用设计；最后介绍了基于虚拟现实技术的康复评定应用。本书可作为生物医学工程、智能医学工程等专业本科生的教材，也可供相关专业技术人员参考。
侯文生，重庆大学生物工程学院教授，近五年一直从事生物医学工程专业本科生、研究生教学及人才培养工作，主要承担本科生医学信号处理、生物医学信号检测、新生研讨课、生物医学工程前沿技术讲座等课程的教学工作，同时还担任研究生医学信号处理、现代生物医学传感器与医学信号处理、生物医学工程实验技术等课程的教学工作。
第1章 绪论 1
1.1 虚拟现实基本概念 1
1.2 虚拟现实与医疗健康 2
1.3 虚拟现实技术的医疗康复应用进展 3
思考与练习 5
第2章 虚拟现实技术基础 6
2.1 虚拟现实的基本特征 6
2.2 虚拟现实核心技术 8
2.2.1 环境建模技术 8
2.2.2 立体显示技术 9
2.2.3 反馈技术 10
2.2.4 人机交互技术 10
2.2.5 环境集成技术 11
2.2.6 沉浸感增强技术 12
2.2.7 碰撞检测技术 12
2.3 虚拟现实系统设计与开发 13
2.3.1 设计原则与开发流程 13
2.3.2 虚拟现实内容制作 14
2.3.3 虚拟现实的交互式设计与开发 16
2.4 虚拟现实开发引擎及其设计应用 19
思考与练习 22
第3章 虚拟现实康复基本原理 23
3.1 康复的基本理论 23
3.1.1 康复治疗基本理论 23
3.1.2 康复工程技术 25
3.2 虚拟现实康复技术简介 26
3.2.1 虚拟现实康复与增强现实康复 26
3.2.2 虚拟现实康复技术的分类 27
3.2.3 虚拟现实康复技术的主要特点 27
3.3 虚拟现实康复的反馈及其生理效应 28
3.3.1 视觉反馈及其生理效应 29
3.3.2 力触觉与本体感觉反馈及其生理效应 32
3.3.3 虚拟现实康复中的多感官通道设计 36
3.4 虚拟现实康复系统组成与设计 38
3.4.1 虚拟现实康复系统软/硬件组成 38
3.4.2 虚拟现实康复系统的软件设计规范 41
思考与练习 43
第4章 虚拟现实康复中的人机交互 44
4.1 虚拟现实人机交互简介 44
4.2 手指运动模式及手势识别 46
4.2.1 手指运动生物力学特征 46
4.2.2 基于数据手套的手指运动检测及手势识别 46
4.2.3 手指运动的体感传感检测 48
4.3 肢体运动模式检测 50
4.3.1 肢体运动的非接触体感交互检测 50
4.3.2 可穿戴式人体运动信息检测 51
4.4 神经肌肉信息检测及模式识别 54
4.4.1 神经信息解码及虚拟现实交互 54
4.4.2 肌电信号检测及运动意图识别 55
4.4.3 脑神经信号检测及虚拟现实交互 57
4.5 虚拟现实康复系统的人机交互设计 60
4.5.1 虚拟现实人机交互算法设计 60
4.5.2 虚拟现实上肢运动交互控制设计 61
4.5.3 虚拟现实康复训练的运动代偿自适应调整 66
思考与练习 68
第5章 虚拟现实技术的肢体运动康复应用 69
5.1 运动康复基本知识 69
5.1.1 运动康复生物力学基础 69
5.1.2 上、下肢运动康复训练基本临床操作规范 72
5.1.3 身体平衡协调与康复 76
5.2 运动学参数驱动的上肢康复虚拟现实应用设计 78
5.2.1 上肢康复运动及参数设计 78
5.2.2 虚拟角色和场景建模 84
5.2.3 运动参数检测与人机交互设计 89
5.3 力触觉反馈与腕关节运动虚拟康复应用设计 94
5.3.1 腕部运动康复任务设计 94
5.3.2 腕关节康复训练的力触觉反馈 95
5.4 下肢康复虚拟现实应用设计 96
5.4.1 模拟骑行的下肢康复虚拟现实系统设计 96
5.4.2 基于足踝作用力检测的下肢康复虚拟现实系统设计 99
5.5 虚拟现实交互下的平衡功能康复应用设计 100
5.5.1 虚拟现实平衡康复原理 100
5.5.2 虚拟现实平衡康复训练应用设计 101
5.6 虚拟现实与康复训练机器人集成应用设计 103
思考与练习 106
第6章 虚拟现实技术的认知与神经心理康复应用 107
6.1 认知与神经心理康复基本知识 107
6.2 虚拟现实与神经心理认知 110
6.3 虚拟现实技术的认知与神经心理康复设计 112
6.3.1 儿童孤独症虚拟现实康复训练系统 112
6.3.2 虚拟现实技术的空间认知训练应用 114
6.4 虚拟现实技术在认知与神经心理康复中的应用 117
思考与练习 119
第7章 虚拟现实技术与康复评定 120
7.1 康复评定的基本概念 120
7.2 关节运动功能的虚拟现实评定 121
7.2.1 关节运动功能评定简介 122
7.2.2 上肢关节活动度评定 124
7.2.3 行走功能评定 128
7.2.4 手部运动功能评定 129
7.3 平衡功能的虚拟现实评定 131
7.3.1 平衡功能评定简介 131
7.3.2 身体重心检测与平衡功能评定 133
7.4 虚拟现实康复在线评定与训练过程交互控制 135
7.4.1 康复训练在线评定与交互控制简介 135
7.4.2 上肢虚拟现实康复训练在线评定及自适应调节系统 136
7.5 虚拟现实技术在神经心理康复评定中的应用 139
7.5.1 融合脑机接口的虚拟现实空间认知康复训练与评定 140
7.5.2 虚拟现实技术在神经心理评定中的应用 140
思考与练习 143
参考文献 144
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