[發明專利]基于深度圖像的帕金森震顫運動特征檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201610015809.0
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105701806B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 謝叻;陳生弟;陸夢迪;高超;顧靈凱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06K9/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

1.一種基于深度圖像的帕金森震顫運動特征檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：令被檢測者佩戴純色手套，采集包含被檢測者的手部的畫面，選定畫面中被檢測者的手部位置；

S2：采用色調過濾識別方法識別S1選定畫面中的手部圖像；每一幀都依據上一幀的識別結果進行預測，確定參考點后完成識別；

S3：將識別結果從二維坐標轉換為三維坐標，選擇左上、左下、右上、右下四個頂點以及中心點進行記錄，寫入數據文件；

S4：處理數據文件，分析擬合得到手部震顫的周期信息；

所述S2，具體為：根據輸入的初始像素點，分析得到手部的整體色調以及手部在圖像中的相對位置，以該初始像素點為起始，以區域生長的方式掃描附近的像素點，并通過比較色調相似度來判斷是否屬于手部像素點，從而將整個手部從背景中分割出來；

對所有像素點的色調分析是通過RGB色彩空間和HSL色彩空間之間的轉換完成的，Kinect返回的彩色圖像是BGRA格式，通過轉換公式得到H分量(色調)以及L分量(亮度)：

而計算色調相似度的公式就是基于兩個像素點的H和L分量進行計算：

以上式子中，H和L代表了比較像素的H和L分量，H₀代表了被比較像素點的H分量，θ則代表了色調相差絕對值的閾值范圍；從公式可知，當兩個像素點間的色調差值小于θ時，色調差越小D越大，且在差值相同的情況下D與L分量成正比；當兩個像素點的色調差大于θ時，則D為0，表示不屬于同種色調；在掃描像素點時，圍繞初始像素點層層擴展，并通過比較種子像素點和周圍像素點的色調相似度D是否為0來判斷是否為同類像素點，從而將整個手部從背景中分割。

2.根據權利要求1所述的基于深度圖像的帕金森震顫運動特征檢測方法，其特征在于，所述S3，具體為：通過Kinect SDK包提供的坐標系轉換函數，得到在深度空間中對應的空間三維坐標，其x,y,z均以米為單位，x,y,z是三維坐標系中的坐標點；通過四個頂點，還原每一幀手部運動時手掌所在的平面；通過中心點，則代表手部的空間移動軌跡和反映震顫情況。

3.根據權利要求1所述的基于深度圖像的帕金森震顫運動特征檢測方法，其特征在于，所述S4，具體為：對數據文件先進行初步處理，由于記錄時將四個頂點和一個中心點的坐標成組記錄，所以需要批量處理，將每個數據文件分解為對應四個頂點和一個中心點的5個數據文件，通過計算每個點到初始像素點的距離，將三維數據降至一維，舍去方向和位置信息，僅保留周期性。

4.根據權利要求3所述的基于深度圖像的帕金森震顫運動特征檢測方法，其特征在于，根據分解后的數據繪制s-t圖像，會發現除波動外，還有一定的偏移，通過平均平滑得到平衡曲線，代表其中的偏移分量；再進行兩條曲線的相減，得到純震顫造成的波動分量，在此基礎上，對波動曲線進行正弦波波形擬合，進而分析波動周期。

5.一種用于實現上述權利要求1-4任一項所述得到的基于深度圖像的帕金森震顫運動特征檢測系統，其特征在于，所述系統包括：

手部位置選定模塊，用于采集被檢測者的佩戴純色手套的手部畫面，選定畫面中被檢測者的手部位置；

手部圖像識別模塊：對手部位置選定模塊選定的檢測者的手部位置的畫面，采用色調過濾識別方法識別畫面中的手部圖像；每一幀都依據上一幀的識別結果進行預測，確定參考點后完成識別；

識別數據轉換模塊：將手部圖像識別模塊識別出的結果，從二維坐標轉換為三維坐標，選擇左上、左下、右上、右下四個頂點以及中心點進行記錄，寫入數據文件；

數據處理分析模塊：處理數據文件，分析擬合得到手部震顫的周期信息。