脑中风病人康复虚拟环境辅助康复任务的设计(4)
图2-2 三个方向的方块射击游戏
2.2 本论文所研制的虚拟环境训练任务
2.2.1 任务中的软硬件介绍
本文讨论的重点是编写一套完整的程序，用来对患者肢体进行康复训练，并根据一定的手段对其病患程度和康复效果进行分析与评估，所以下面将会对任务中使用到的软硬件进行简单的介绍：
（1）本文使用OPENHAPTICS TOOLKIT version 3.0开发相应的虚拟任务，结合PHANTON Omni触觉装置（图2-3，图2-4），实现对上肢功能的评定。
（2）OpenGL是图形硬件的软件接口，是独立于硬件的一种程序接口规范。OpenGL不是一种编程语言，它更像一个C 运行时函数库，提供了一些预包装的功能，帮助开发人员编写功能强大的三文图形应用程序。它具有高度的可移植性，可以在多种操作系统平台上运行，并且具有非常快的渲染速度[14]。（图2-5）
图2-3 PHANTON Omni触觉装置的上下运动
图2-4 PHANTON Omni触觉装置的左右旋转和前后运动
（3）MFC(Microsoft Foundation Classes)，是一个微软公司提供的类库（class libraries），以C++类的形式封装了Windows的API，并且包含一个应用程序框架，以减少应用程序开发人员的工作量。其中包含的类包含大量Windows句柄封装类和很多Windows的内建控件和组件的封装类[7]。
图2-5 OpenGL操作顺序
MFC,微软基础类(Microsoft Foundation Classes)，同VCL类似，是一种应用程序框架，随微软Visual C++ 开发工具发布。目前最新版本为10.0（截止2011年3月）,并且发布了中文版。该类库提供一组通用的可重用的类库供开发人员使用。大部分类均从CObject 直接或间接派生，只有少部分类例外。MFC 应用程序的总体结构通常由开发人员从MFC类派生的几个类和一个CWinApp类对象（应用程序对象）组成。MFC 提供了MFC AppWizard 自动生成框架[8]。Windows 应用程序中，MFC 的主包含文件为"Afxwin.h"。此外MFC的部分类为MFC/ATL 通用，可以在Win32 应用程序中单独包含并使用这些类。由于它的易用性，初学者常误认为VC++开发必须使用MFC。这种想法是错误的。作为Application Framework，MFC的使用只能提高某些情况下的开发效率，只起到辅助作用，而不能替代整个Win32 程序设计[7]。
（4）OPENHAPTICS TOOLKIT是基于C++而制作的一个创建虚拟现实任务的平台，它对于电脑的要求如图2-6所示。
在这里我应用的硬件系统就是我所在学校实验室提供的表中第一种即“PHANTON Omni触觉装置”。
图2-6 OPENHAPTICS TOOLKIT的配置要求
本文将会涉及2个虚拟环境任务，它们都是利用Microsoft Visual C++ 6.0进行编程制作的，下面将会逐一描述如何利用这2个虚拟环境任务对患者进行康复训练。
2.2.2 迷宫行走任务
第一个虚拟环境康复任务是“迷宫行走任务”。本次调试的这个任务只是“迷宫”的一个基本模型，其实就是一条上下直行的一条通道,真正要把这个程序做成专业的训练评估软件，还要根据医院的患者资料来设定科学的训练难度，如果想提升难度只要按照本程序的思路把墙壁的函数写的更复杂即可。本任务是利用OpenGL图形程序接口编写的，医师将程序导入装有OPENHAPTICS TOOLKIT version 3.0程序的计算机里，开始任务后，患者利用PHANTON Omni触觉装置的操作杆开始训练任务。（图2-7）
任务开始后，脑中风患者利用操作杆控制光标在迷宫的隧道里移动，此过程中患者为了避免碰撞迷宫墙壁要尽量使光标沿着直线移动。由于程序是带有触觉反馈功能的，所以当上肢运动功能障碍的患者操作轨迹球碰撞到迷宫墙壁的时候，操作杆将处于被卡死不能移动的状态，同时数据被记录下来，一直到任务结束。在移动操作杆的同时，程序会自动记载当前光标球的位置，并且在任务结束的时候统计出整个操作的时间。