[發(fā)明專利]用于確定人的姿勢(shì)平衡的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710181977.1
• 申請(qǐng)日: 2017-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN107871116A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金舒克·查克拉瓦蒂;阿尼魯達(dá)·辛哈;布拉杰什瓦爾·帕米克;桑佳娜·辛哈;阿伯吉特·達(dá)斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 塔塔咨詢服務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 王小衡,王天鵬

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用和優(yōu)先權(quán)

本專利申請(qǐng)要求于2016年9月23日提交的印度專利申請(qǐng)201621032626的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)一般涉及監(jiān)視人的姿勢(shì)平衡的領(lǐng)域。更具體地，但不是專門地，本發(fā)明提供了一種用于根據(jù)使用人的單肢站立持續(xù)時(shí)間和關(guān)節(jié)的振動(dòng)指數(shù)計(jì)算出的平衡分?jǐn)?shù)來(lái)確定人的姿勢(shì)平衡的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

為了保持人體的均衡和平衡，需要同步和協(xié)調(diào)地激活軀干和下肢的姿勢(shì)肌肉。較差的姿勢(shì)平衡控制導(dǎo)致大量人群的傷害或跌倒，并且應(yīng)該是常見運(yùn)動(dòng)技能的關(guān)鍵因素。在中風(fēng)疾病中存活的患者由于不平衡而傾向于跌倒。因此，他們需要物理治療和其他練習(xí)。人的姿勢(shì)平衡的確定已經(jīng)變得非常關(guān)鍵，特別是中風(fēng)幸存者。姿勢(shì)平衡的確定將有助于照顧者為中風(fēng)幸存者設(shè)計(jì)訓(xùn)練和物理治療。

在文獻(xiàn)中已經(jīng)存在用于以任何站立測(cè)量姿勢(shì)控制的幾種技術(shù)。其中單肢站立(SLS)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，它不僅通過(guò)時(shí)間測(cè)量來(lái)評(píng)估靜態(tài)位置中的姿勢(shì)穩(wěn)定性，而且分析身體關(guān)節(jié)在姿勢(shì)穩(wěn)定性和矯正中的作用。對(duì)于臨床醫(yī)生，它提供了一種快速、可靠和簡(jiǎn)單的方法來(lái)篩選其患者的跌倒風(fēng)險(xiǎn)，并且很容易被納入針對(duì)老年人的綜合功能評(píng)估。針對(duì)健康受試者的SLS訓(xùn)練通過(guò)改善靜態(tài)平衡來(lái)減少受傷或跌倒的機(jī)會(huì)。作為復(fù)雜的機(jī)制，缺乏姿勢(shì)控制也產(chǎn)生在站立期間的姿勢(shì)搖擺，例如已經(jīng)觀察到腰痛患者在站立時(shí)具有增加的姿勢(shì)搖擺。

SLS中的平衡需要根據(jù)SLS持續(xù)時(shí)間和身體搖擺兩者來(lái)評(píng)估，這可以通過(guò)使用具有力平臺(tái)的穩(wěn)定性而登記的壓力中心(COP)運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)量。COP反映了重心的水平位置和由于肌肉活動(dòng)引起的反作用力，但不能告知姿勢(shì)擾動(dòng)如何在不同的身體部分/關(guān)節(jié)中產(chǎn)生不穩(wěn)定性/擺動(dòng)。一些工作被報(bào)告，其中只有COP運(yùn)動(dòng)的幅度，但省略了與每個(gè)關(guān)節(jié)振動(dòng)相關(guān)聯(lián)的頻率，其中COP和COM的擺動(dòng)之間存在清楚的關(guān)系。最近，在基于標(biāo)記的運(yùn)動(dòng)捕獲和分析系統(tǒng)中已經(jīng)被用于身體搖擺測(cè)量，其昂貴、復(fù)雜并且測(cè)試只能在實(shí)驗(yàn)室或診所環(huán)境中進(jìn)行。在另一項(xiàng)研究中，Kinect的可靠性被分析以用于根據(jù)COM參數(shù)評(píng)估站立平衡，但他們沒有討論在SLS期間在歐幾里得坐標(biāo)x、y、z中的身體振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

以下呈現(xiàn)本公開的一些實(shí)施例的簡(jiǎn)化概要，以便提供對(duì)實(shí)施例的基本理解。該概要不是對(duì)實(shí)施例的廣泛概述。它不旨在標(biāo)識(shí)實(shí)施例的關(guān)鍵/重要元素或描繪實(shí)施例的范圍。其唯一目的是以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)一些實(shí)施例，作為下面呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的序幕。

鑒于前述，本文的實(shí)施例提供了一種用于確定人的姿勢(shì)平衡的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括3D運(yùn)動(dòng)傳感器、噪聲過(guò)濾模塊、存儲(chǔ)器和與存儲(chǔ)器通信的處理器。3D運(yùn)動(dòng)傳感器捕獲人的骨骼數(shù)據(jù)。該人正在進(jìn)行單肢姿勢(shì)(SLS)練習(xí)。噪聲過(guò)濾模塊從骨骼數(shù)據(jù)去除多個(gè)噪聲。該處理器還被配置為執(zhí)行以下步驟：使用人的骨骼數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算人的單肢站立(SLS)持續(xù)時(shí)間；計(jì)算人的每個(gè)關(guān)節(jié)的速度輪廓；使用人在3D空間中的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輪廓來(lái)測(cè)量人的振動(dòng)抖動(dòng)和每單位質(zhì)量的力(FPUM)，其中該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輪廓針對(duì)人的每個(gè)關(guān)節(jié)是不同的，其中該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輪廓從3D運(yùn)動(dòng)傳感器獲得；針對(duì)該關(guān)節(jié)的每個(gè)基于人的振動(dòng)抖動(dòng)和FPUM來(lái)生成振動(dòng)指數(shù)；并且使用SLS持續(xù)時(shí)間和振動(dòng)指數(shù)來(lái)生成人的第一平衡分?jǐn)?shù)和第二平衡分?jǐn)?shù)，其中第一平衡分?jǐn)?shù)和第二平衡分?jǐn)?shù)指示人的姿勢(shì)平衡。

另一實(shí)施例提供了一種用于確定人的姿勢(shì)平衡的方法，該方法包括如下的各種處理器實(shí)施的步驟。最初，使用3D運(yùn)動(dòng)傳感器來(lái)獲得人的骨骼數(shù)據(jù)。該人正在進(jìn)行單肢站立(SLS)練習(xí)。然后使用噪聲過(guò)濾模塊從骨骼數(shù)據(jù)去除多個(gè)噪聲。在下一步驟中，使用人的骨骼數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算人的單肢站立(SLS)持續(xù)時(shí)間。在下一步驟中，計(jì)算人的每個(gè)關(guān)節(jié)的速度輪廓。此外，使用人在3D空間中的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輪廓來(lái)測(cè)量人的振動(dòng)抖動(dòng)和每單位質(zhì)量的力(FPUM)，其中關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輪廓針對(duì)人的每個(gè)關(guān)節(jié)是不同的，其中關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)輪廓從3D運(yùn)動(dòng)傳感器獲得。在下一步驟中，針對(duì)關(guān)節(jié)的每個(gè)基于人的振動(dòng)抖動(dòng)和FPUM來(lái)生成振動(dòng)指數(shù)。最后，使用SLS持續(xù)時(shí)間和振動(dòng)指數(shù)來(lái)生成人的第一平衡分?jǐn)?shù)和第二平衡分?jǐn)?shù)，其中第一平衡分?jǐn)?shù)和第二平衡分?jǐn)?shù)指示人的姿勢(shì)平衡。

附圖說(shuō)明

從參考附圖的以下詳細(xì)描述，將更好地理解本文的實(shí)施例，其中：

圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于確定人的姿勢(shì)平衡的系統(tǒng)的框圖；

圖2示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例在系統(tǒng)中監(jiān)視的實(shí)驗(yàn)設(shè)置和各種身體關(guān)節(jié)；

圖3示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的人的左腳踝的變化的圖形表示；