以肩周炎为代表的肩关节疾病会导致手臂出现麻木、疼痛的症状,长期压迫血管造成肩关节早衰,使人活动受限,严重影响患者正常生活。当前的主要治疗手段是通过治疗师长期进行一对一的康复训练来逐步治疗肩周炎,这将导致医护资源的不足。利用计算机技术对病人进行监护可以有效的解决这一问题,因此本文开发了基于姿态捕捉和虚拟现实技术的肩关节康复系统用于肩周炎康复训练。本文主要工作内容主要集中在以下几个方面:首先本文分析国内外相关研究现状,在此基础上设计了一套低成本、轻量级的无线穿戴式动作捕捉设备。独立设计并制作了穿戴设备包括传感器选型与标定、通信模块和电源模块的选用、穿戴节点的外壳与内部器件的布置。多传感器与上位机之间使用管道机制的异步通信,极大提高每个节点的数据更新频率以及系统的整体实时性。其次针对本文的穿戴设备特别开发了对应的软件系统,用于实时数据通信、上肢姿态信息计算以及与虚拟现实软件进行实时通信。针对人体上肢关节活动特性进行分析和设计,引入四元数解决姿态重建过程中的万向节死锁。此外还进行了数据准确性校验,穿戴设备与光学设备同时进行数据采集,对比重建姿态数据,并分析实验结果。然后详细分析肩关节的骨骼结构、关节自由度,建立了上肢关节的层次关系模型和坐标系。然后利用unity3d游戏引擎开发了虚拟现实游戏,通过所制作的穿戴设备和对应的通信软件在游戏中利用虚拟人物进行实时动作重建。并以医学数据为参考,进行了实时人体姿态重建实验。最后根据本系统的特点选择合适的肩关节康复治疗评定量表进行了真实的病人临床实验,通过临床实验检验了本系统的有效性。本文所设计的穿戴式传感器以及康复系统有望实现产品化,应用到康复医疗与娱乐健身等领域。