[發明專利]一種關于膝關節運動的動態識別方法

在審

• 申請號: 202110262298.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112989996A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王少白
• 申請（專利權）人: 上海逸動醫學科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/40;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 合肥鴻知運知識產權代理事務所(普通合伙) 34180
• 代理人: 劉騏鳴

本發明涉及醫療技術領域，且公開了一種關于膝關節運動的動態識別方法，包括以下步驟：S1、通過運動捕捉設備獲取膝關節在步態、起蹲、上下坡運動狀態下的圖像；并在計算機中根據人體結構構建一個簡化的人體骨架結構模型；S2、在圖像的初始數據中獲得包含動作信息的感興趣區域，然后對人體膝關節運動過程進行目標檢測。該關于膝關節運動的動態識別方法，利用運動捕捉設備采用紅外光立體追蹤技術，實時測量膝關節在步態、深蹲、上下坡等各類運動狀態下的三維六自由度運動學數據，并繪制人體骨架結構模型，通過人體骨架結構模型呈現膝關節運動過程，并與檢測的人體動作同步，并評估膝關節的運動功能。

技術領域

本發明涉及醫療技術領域，具體為一種關于膝關節運動的動態識別方法。

背景技術

膝關節由股骨下端、脛骨上端和髕骨構成，是人體最大最復雜的關節，屬于滑車關節，膝關節是全身最大的屈戍關節，同時由于它的外形也決定了它不是一個十分穩定的關節，因此膝關節的韌帶結構在保持膝關節的正常功能和穩定性起很大的作用。膝關節雖然是一個屈戍關節，但在屈膝時也能作輕度的磨動和旋轉。膝關節的主要功能為負重、傳遞載荷、參加運動為小腿活動提供力偶。膝關節不如髖關節靈活，主要為屈伸運動，但因其位于下肢的中部，位于身體兩個最大的杠桿臂之間，承受較大的力，易引起扭傷和骨折。

針對膝關節運動功能，為臨床康復提供支持，為此我們提出了一種關于膝關節運動的動態識別方法。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明提供了一種關于膝關節運動的動態識別方法。

本發明提供如下技術方案：一種關于膝關節運動的動態識別方法，包括以下步驟：

S1、通過運動捕捉設備獲取膝關節在步態、起蹲、上下坡運動狀態下的圖像；并在計算機中根據人體結構構建一個簡化的人體骨架結構模型；

S2、在圖像的初始數據中獲得包含動作信息的感興趣區域，然后對人體膝關節運動過程進行目標檢測；

S3、接著從底層數據中抽取部分特征信息對人體動作進行表征，如剪影、光流、梯度、時空特征和深度特征；

S4、根據提出的特征信息，對臀部、膝蓋和腳跟三個位置標注空間位置坐標，在運動參數信息進行濾波去噪后，基于小波分形和最小二乘擬合的方法獲得運動參數的動作特征信息，再基于SVM實現對各動作特征信息的識別，最后基于證據理論對各運動參數識別結果進行融合，實現對人體膝關節運動的動態識別；

S5、根據人體膝關節運動數據精確測量在體運動狀態下關節六自由度數據，進行客觀評分。

優選的，所述運動捕捉設備獲得的人體運動信息主要對臀部、膝蓋和腳跟三個位置標注空間位置坐標，以及臀部、膝蓋和腳跟各關節點之間的旋轉角度信息。

優選的，所述目標檢測是指膝關節基本動作分離出來，得到足夠的運動信息數據，并以數學符號的形式表達出人體動作，對膝關節動作進行精準提取。

優選的，所述人體動作特征提取的基礎上，動作特征理解可看作一個在空間或時空領域將提取到的人體運動特征與先驗知識進行對比，通過數據的分析實現動作分類的過程。

優選的，所述運動捕捉設備采用紅外光立體追蹤技術，實時測量膝關節在步態、深蹲、上下坡運動狀態下的三維六自由度運動學數據。

優選的，所述特征信息提取中，需要從多視角人體動作中識別，通過視角變換對人體動作進行二維建模，通過模型中相同點在不同位置的匹配和分析實現不同視角下人體動作特征的表征，

優選的，所述特征信息提取中可通過人體姿態三維重構技術實現人體相關節點在三維空間的映射，利用人體三維模型中的姿態來克服二維空間中視角變化所產生的差異，提取精確的運動信息。

與現有技術對比，本發明具備以下有益效果：