[發明專利]用于提供骨架模型的設備、系統和方法

在審

• 申請號: 201980061477.1
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN112739257A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: B·拉米什哈內;J·米爾施泰夫
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B5/0215
• 分類號: A61B5/0215;A61B5/11
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄

本發明涉及一種用于提供骨架模型的設備、系統、方法和計算機程序，其中，所述設備包括：關節識別單元，其被配置為獲得患者的圖像和包括深度信息的對應的圖像數據，并且通過定位所述圖像中的患者的一個或多個關節來生成關節位置數據；姿勢估計單元，其被配置為通過使用關節位置數據和/或圖像數據估計患者的姿勢來生成姿勢估計數據；傳感器位置單元，其被配置為獲得包括關于傳感器在患者身體上的位置的信息的身體位置數據和包括關于傳感器在圖像中的位置的信息的圖像位置數據，并且基于所述身體位置數據和所述圖像位置數據生成將圖像中的傳感器位置分配給患者的身體位置的傳感器位置數據；分配單元，其被配置為通過使用所述關節位置數據、所述姿勢估計數據和所述傳感器位置數據來執行一個或多個關節到患者的一個或多個身體位置的分配；以及，骨架建模單元，其被配置為基于關節到身體位置的分配來生成患者的骨架模型。

技術領域

本發明涉及一種用于提供骨架模型的設備和系統，并且涉及一種用于提供骨架模型的對應方法和計算機程序。本發明還涉及一種用于定位患者的身體上的傳感器的設備。

背景技術

用于連續監測患者活動的自動化方法改進了臨床工作流程，并減輕了臨床護理提供者的工作量負擔。利用自動監測，當檢測到某些異常患者行為時，能夠及時向相關護理人員發出警報。此外，對患者活動的連續監測能夠用于患者的行為剖析研究。為了診斷目的，行為剖析研究繼而能夠與諸如精神障礙、躁動、抑郁、睡眠障礙等臨床狀況相鏈接。

已經研究了許多用于自動患者監測的技術。基于相機的監測是為此目的有前途的技術之一。利用基于相機監測，能夠記錄可見身體部分的位置、方向和/或運動。其他監測方法與像加速度計的可穿戴傳感器一起工作。然而，不同于相機，所述傳感器僅捕獲具體身體部分中的運動。

總體上，需要來自不同身體部分的精細運動信息，以提供對所執行的活動的可靠估計。例如，辨識如患者試圖摘下呼吸面罩的危險事件，將需要來自手部以及可能還有頭部和軀干的運動信息。

人體的骨架模型能夠用于構建用于運動監測、活動辨識以及若干其他臨床的應用和消費者應用。骨架模型提供人體的簡潔表示，表示所有主要的身體部分和/或身體中的主要關節，如頭部、肩膀、肘部、手、腿等。實際上，身體的骨架模型是以識別出的身體的主要關節表示的簡筆畫一樣的圖形。因此，骨架模型允許可靠的患者活動監測系統。

總體上使用深度成像技術來獲得人體的骨架模型。實際上，深度相機(即，范圍成像相機或3D相機)在骨架模型開發中正變得越來越流行，因為它們不會遭受2D相機所面臨的局限性(如對動態照明的敏感)。對于從深度圖像開發骨架模型，有許多方法和解決方案可用。這些方法特別是用于游戲應用。在這樣的游戲應用中，骨架模型用于跟蹤身體部分和/或關節的運動以進行游戲控制。更具體地，所識別的關節位置和相應的身體(部位)運動通常用于控制游戲中的角色。

盡管已經發現使用深度相機的骨架模型在游戲場景中使用越來越多并且受到歡迎，但到目前為止，這些解決方案在臨床監測場景中仍然失敗。這是由于醫院的對象大多是以睡覺姿勢躺著的事實。因此，尚未深入研究在臨床監測場景中使用深度成像的骨架模型的應用。在游戲場景中，對象直接面對相機，所有主要關節都直接且清晰可見。相反，在臨床監測場景中，對象通常被發現是以睡覺姿勢，對象可能不是直接面對相機，因此主要關節可能無法明確識別。實際上，最具挑戰性的姿勢是對象以其身體一側躺著的姿勢。

假定將深度相機懸掛在病床上方的天花板上(實際上，這是相機唯一可行的位置)，則當患者仰臥時，患者的身體關節清晰可見。因此，能夠可靠地獲得骨架模型。然而，如果患者在其身體一側躺著，則至少不是所有的身體關節都清晰可見。在這樣的側向位置中，特別是對于上身部分，在身體的左邊和右邊部分的關節之間存在混淆。具體地，左臂和右臂通常在深度和空間維度二者上彼此非常靠近。