[發明專利]基于可穿戴設備的立體色塊障礙測試的方法和系統

有效

• 申請號: 201911248610.2
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110801227B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 陳益強;張迎偉;于漢超;呂澤平;商盼;歐陽奕奕;楊曉東;盧旺
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: A61B5/389
• 分類號: A61B5/389;A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明涉及一種基于可穿戴設備的立體色塊障礙測試模型的訓練方法，包括：通過可穿戴設備采集用戶在立體色塊障礙測試中產生的多模態信號；對所述多模態信號進行預處理并劃分為多個信號片段；根據所述用戶的動作類型標定所述多模態信號片段；利用所述標定后的多模態信號片段訓練神經網絡。

技術領域

本發明涉及醫療康復以及深度學習領域，尤其涉及一種基于可穿戴設備的立體色塊障礙測試的方法和系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是為了提供與本發明相關的背景信息，以幫助理解本發明，這些背景信息并不一定構成現有技術。

人類的認知能力會隨著年齡的增長逐漸衰退，表現出語言表達、視覺空間、執行力、專注度、記憶力、信息接收和處理能力等多個方面不同程度的減弱，同時輕度認知功能障礙、阿爾茲海默綜合癥、帕金森綜合癥等神經類疾病的發病率也逐年升高。針對上述神經類疾病的診斷中，運動能力評估是其中一項重要環節，尤其是上肢靈活度的臨床評估，能夠為患者確診提供除問詢外的有效衡量標準，對患者的精準診斷和干預治療至關重要。

立體色塊障礙測試(Box and Block Test，BBT)通過檢測患者能否在單位時間內成功移動若干數量的立體色塊來評估其上肢靈活性和運動協調能力。立體色塊障礙測試因簡單易用，被廣泛應用在腦卒中、阿爾茲海默和輕度認知功能障礙等疾病的診斷中。然而，在傳統的立體色塊障礙測試評估方法中，治療師往往需要錄制患者測試過程中的視頻并在測試后對視頻進行分析。這一方面需耗費較多人力和時間，效率低下；另一方面也因人工分析具有較大的主觀性，評分可靠性較低。

相較于傳統立體色塊障礙測試，自動化的測試方法更為便捷。目前，大多數自動化測試方法基于深度攝像頭實現，如Kinect等，但該方法存在如下缺陷：首先，該類識別方法依賴于外部的圖像采集設備，因此適用范圍被限制在相關設備的應用環境中，且要求用戶處在能夠被圖像采集設備所觀察到的區域中：其次，由于圖像能夠傳達的信息非常豐富，因此存在著除了測試活動之外其他隱私信息被泄漏的風險；最后，圖像處理，尤其是視頻流中的圖像處理，需要很高的網絡帶寬和計算能力，因此很難在現有的設備中實現實時的處理。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種基于可穿戴設備的立體色塊障礙測試的方法和系統。

根據本發明的一方面，提供一種基于可穿戴設備的立體色塊障礙測試模型的訓練方法，包括：通過可穿戴設備采集用戶在立體色塊障礙測試中產生的多模態信號；對所述多模態信號進行預處理并劃分為多個信號片段；根據所述用戶的動作類型標定所述多模態信號片段；利用所述標定后的多模態信號片段訓練神經網絡。

可選的，其中，所述多模態信號包括肌電信號、加速度信號、陀螺儀信號、方位計信號以及歐幾里得空間中方位計信號。

可選的，其中，所述對所述多模態信號進行預處理包括：濾波、升采樣和標準化。

可選的，其中，所述神經網絡為卷積神經網絡、長短時神經網絡或卷積-長短時神經網絡。

可選的，其中，所述利用所述標定后的多模態信號片段訓練神經網絡包括：將所述多模態信號片段在數據層進行融合，將融合后的多模態信號片段輸入所述神經網絡進行識別。

可選的，其中，所述利用所述標定后的多模態信號片段訓練神經網絡包括：將所述多模態信號片段輸入所述神經網絡，在特征層進行融合，由所述神經網絡進行識別并輸出結果。

可選的，其中，所述利用所述標定后的多模態信號片段訓練神經網絡包括：將所述多模態信號片段輸入所述神經網絡，在決策層進行融合，并由所述神經網絡輸出最終識別結。