[發(fā)明專利]基于激光散斑的運(yùn)動(dòng)傷害預(yù)警方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810232251.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108720826A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊暉;李宜璋;孔平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/026
• 分類號(hào): A61B5/026
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發(fā)明涉及一種基于激光散斑的運(yùn)動(dòng)傷害預(yù)警方法，拍攝原始散斑圖像，并進(jìn)行消除抖動(dòng)預(yù)處理；將靜止?fàn)顟B(tài)下的散斑圖像作為基準(zhǔn)初始值，減少測(cè)量過(guò)程中噪聲等其他不確定因素引起的變化；計(jì)算散斑圖像的襯比值，并在一個(gè)時(shí)間序列下進(jìn)行比較分析；計(jì)算出被測(cè)組織的血液動(dòng)力指標(biāo)，并預(yù)警過(guò)量運(yùn)動(dòng)。基于快速激光散斑圖像處理算法，在一個(gè)時(shí)間序列中得到的信息相關(guān)性強(qiáng)，能夠有效監(jiān)測(cè)局部身體組織的血液動(dòng)力指標(biāo)，客觀評(píng)估運(yùn)動(dòng)員局部肌肉群狀態(tài)，相對(duì)于現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)工具，更加注重局部身體部位的血管，肌肉狀態(tài)監(jiān)測(cè)。本方法具有實(shí)時(shí)性好，安全性好，評(píng)估效果準(zhǔn)確，操作方式簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像處理及應(yīng)用方法，特別涉及一種基于激光散斑的運(yùn)動(dòng)傷害預(yù)警方法。

背景技術(shù)

在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的過(guò)程中，如何判斷運(yùn)動(dòng)員的身體指標(biāo)對(duì)科學(xué)安排訓(xùn)練量有很高的價(jià)值。不合理的運(yùn)動(dòng)量，會(huì)使運(yùn)動(dòng)效果大打折扣，甚而對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體健康產(chǎn)生傷害。現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)及方法有使用數(shù)據(jù)采集器采集運(yùn)動(dòng)體征數(shù)據(jù)信息再進(jìn)行相關(guān)分析，如：“一種運(yùn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)及方法”(中國(guó)發(fā)明專利CN107670262A)。但是接觸式的監(jiān)控方式會(huì)對(duì)正常的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練帶來(lái)不便，并且傳統(tǒng)的監(jiān)控方式主要針對(duì)全身的心肺功能。

激光散斑血流成像技術(shù)是近年來(lái)新出現(xiàn)的血流檢測(cè)方法，具有非接觸，安全，快速等優(yōu)點(diǎn)，可監(jiān)測(cè)身體某一部分靜脈血管在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的血液動(dòng)力指標(biāo)，為不同的肌群訓(xùn)練提供參考。

目前激光散斑圖像的處理分析主要有空間襯比分析(Laser Speckle SpatialContrast Analysis，LSSCA)和時(shí)間襯比分析(Laser Speckle Temporal ContrastAnalysis，LSTCA)，如：“一種激光散斑血流成像分析方法”(中國(guó)發(fā)明專利CN101485565)，“一種激光散斑血流成像處理系統(tǒng)及方法”(中國(guó)發(fā)明專利CN102357033)，“一種激光散斑血流成像襯比分析方法”(中國(guó)發(fā)明專利CN102429650)等，但是上述這些方法都是針對(duì)靜態(tài)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)，不適合運(yùn)動(dòng)過(guò)程的監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)目前激光散斑圖像應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，提出了一種基于激光散斑的運(yùn)動(dòng)傷害預(yù)警方法，基于快速激光散斑圖像處理算法，在一個(gè)時(shí)間序列中得到的信息相關(guān)性強(qiáng)，能夠有效監(jiān)測(cè)局部身體組織的血液動(dòng)力指標(biāo)，客觀評(píng)估運(yùn)動(dòng)員局部肌肉群狀態(tài)，有一定的抗噪聲能力，用在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，對(duì)科學(xué)安排運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練量很有幫助。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于激光散斑的運(yùn)動(dòng)傷害預(yù)警方法，具體包括如下步驟：

1)搭建測(cè)試系統(tǒng)，拍攝原始散斑圖像：將半導(dǎo)體激光器作為光源，激光光束經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后均勻照在被測(cè)者待測(cè)靜脈血管上方，圖像采集系統(tǒng)為加裝有濾光片的近紅外CCD相機(jī)，CCD相機(jī)將數(shù)據(jù)送計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；

2)對(duì)采集的原始散斑圖像進(jìn)行配準(zhǔn)預(yù)處理，消除圖像抖動(dòng)并進(jìn)行消除抖動(dòng)預(yù)處理；

3)計(jì)算時(shí)間序列下散斑圖像的襯比值；

4)步驟3)所得時(shí)間序列下散斑圖像的襯比值矩陣進(jìn)行歸一化和偽彩色圖處理后提取興趣點(diǎn)，再考慮目標(biāo)血管的權(quán)值和被試者身高體重指標(biāo)下，計(jì)算時(shí)間序列下被測(cè)組織的血液動(dòng)力指標(biāo)，計(jì)算未進(jìn)行運(yùn)動(dòng)前靜止?fàn)顟B(tài)下的血液動(dòng)力指標(biāo)與之的變化比例值；

5)根據(jù)被測(cè)者的性別，年齡，運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)置不同的閾值，閾值與步驟4)所得變化比例值進(jìn)行比較，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警。

所述步驟2)具體方法：使用一個(gè)3*3的卷積核與原始散斑圖像進(jìn)行卷積，以獲得每個(gè)像素的空間標(biāo)準(zhǔn)差；使用歸一化的相關(guān)度量函數(shù)對(duì)卷積處理后的圖像進(jìn)行迭代優(yōu)化；最后利用計(jì)算得到的配準(zhǔn)參數(shù)和三次B樣條插值方法完成原始散斑圖像配準(zhǔn)。

所述步驟3)具體方法：