[發(fā)明專利]一種實(shí)時(shí)生活場(chǎng)景步行穩(wěn)定性評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210938992.7
• 申請(qǐng)日: 2022-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN115376206A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬;鐘亞平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東體育學(xué)院;武漢體育學(xué)院;武漢中體智美科技有限公司
• 主分類號(hào): G06V40/20
• 分類號(hào): G06V40/20;G06V20/40;G06V10/82;G06V10/74;G06T7/80;G06T17/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發(fā)明公開一種實(shí)時(shí)生活場(chǎng)景步行穩(wěn)定性評(píng)估方法。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于雙攝像頭的人體步行穩(wěn)定性評(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體步行穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性較差人群時(shí)，及時(shí)預(yù)警，給予重點(diǎn)關(guān)注，防止跌倒。基于視頻的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)可以分為接觸式運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)和非接觸式的無(wú)標(biāo)記運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)。由于接觸式運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)需要在被捕捉目標(biāo)的身體上放置特制的標(biāo)記，會(huì)干擾被捕捉目標(biāo)的動(dòng)作，而且使用復(fù)雜，因此本發(fā)明采用成本低、易用性強(qiáng)、非接觸式的無(wú)標(biāo)記運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)。然后運(yùn)用無(wú)標(biāo)記點(diǎn)視頻解析技術(shù)獲取人體步行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)領(lǐng)域，主要聚焦于老年人行走穩(wěn)定性評(píng)估，涉及基于視頻的非接觸式的無(wú)標(biāo)記運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)和基于人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的行走穩(wěn)定性評(píng)估方法。

背景技術(shù)

人口老齡化是諸多國(guó)家面臨的重要問(wèn)題，中國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，于2000年正式步入人口老齡化行列，預(yù)計(jì)在2050年將成為世界上老年人口最多的國(guó)家。第七次人口普查結(jié)果顯示，截止2020年末，中國(guó)60歲及以上的老年人口數(shù)達(dá)到2.64億，占總?cè)丝诒壤?8.70％，65歲及以上老年人口達(dá)到1.91億人，占總?cè)丝诘?3.50％。截止2020年底，我國(guó)高原總?cè)丝谡既珖?guó)總?cè)丝诘?0.58％，而高原60歲及以上人口占全國(guó)60歲及以上總?cè)丝诘?8.77％。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)報(bào)道：每年發(fā)生的致命跌傷為64.6萬(wàn)次，使之成為僅次于道路交通傷害的第二大非故意傷害死亡的原因，嚴(yán)重影響老年人的身心健康，因此應(yīng)當(dāng)重視跌倒對(duì)老年人健康和生命的嚴(yán)重威脅，怎樣在日常生活中對(duì)老年人的步態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行快速評(píng)估，有效預(yù)防老年跌倒，是一項(xiàng)亟待解決的工作。

各類文獻(xiàn)中關(guān)于人體運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的準(zhǔn)確定義有所不同，但穩(wěn)定性的一般定義是人體對(duì)抗變化的能力。Pai等人認(rèn)為穩(wěn)定性是在外界干擾后，人體不通過(guò)改變支撐面卻能夠保持平衡的能力。支撐面(Base of Support)是由各支撐部位的表面及它們之間所圍的面積組成。當(dāng)具有多個(gè)支撐部位時(shí)，它們之間的距離越大，支撐面積也越大，穩(wěn)定性也越強(qiáng)。步行穩(wěn)定性是指，人體在步行中的平衡受到干擾后，趨近或返回到初始平衡狀態(tài)的能力也可以表達(dá)為人體行走時(shí)抵抗外界干擾的能力。有研究提出，穩(wěn)定性定義應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)驗(yàn)的約束條件而定。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中人體受到的擾動(dòng)程度不同，相應(yīng)的穩(wěn)定性定義也應(yīng)該有所不同。

在臨床上評(píng)估老年人摔倒風(fēng)險(xiǎn)中，步態(tài)分析并沒有在得到良好的量化，大多數(shù)分析多由運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)測(cè)試得到，運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)測(cè)試中分為測(cè)試靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡。靜態(tài)平衡包括單腿平衡測(cè)試、功能性伸展測(cè)試、多方向伸展測(cè)試。國(guó)內(nèi)多家康復(fù)醫(yī)院借助重心平衡儀對(duì)康復(fù)病人的靜態(tài)平衡功能進(jìn)行檢驗(yàn),比如日本ANIMA公司生產(chǎn)的G5500型重心擺動(dòng)儀，檢測(cè)指標(biāo)有:重心擺動(dòng)面積、軌跡長(zhǎng)、擺動(dòng)中心位移，閉、睜眼面積比等。動(dòng)態(tài)平衡測(cè)試有計(jì)時(shí)起立行走測(cè)試(TUG)、Tinetti步態(tài)和平衡測(cè)試、身體能力測(cè)試、Berg平衡量表和改良的步態(tài)異常量表，也可以使用Biodex步態(tài)分析系統(tǒng)進(jìn)行步態(tài)表現(xiàn)分析。

目前對(duì)步態(tài)穩(wěn)定性的分析主要有正常與不正常群體的比較研究、影響因素比較研究、不同年齡群體比較研究等等。而這些研究都有對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析的必要性。Nicholas Stergiou對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的變異性、協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行分類，總結(jié)了眾多相關(guān)方法。Stergiou將變異性與動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論進(jìn)行分類介紹不同，Bruijn在其綜述中將參數(shù)的變異性測(cè)量歸類為DST的方法之一，認(rèn)為變異性同樣是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論的一部分，變異性也能夠在一定程度上反映出非線性復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)的特質(zhì)，并也將其歸為評(píng)價(jià)人體對(duì)微小擾動(dòng)的抵抗能力，即平穩(wěn)態(tài)行走穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法。張博峰等人認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)變異性源自于一個(gè)個(gè)體內(nèi)的生物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能方面的變化、運(yùn)動(dòng)過(guò)程的任務(wù)、環(huán)境、甚至個(gè)體的心理狀態(tài)之間的交互作用。杜凝青張宇歌通過(guò)變異性指標(biāo)、最大Lyapunov指數(shù)和Hurst指數(shù)對(duì)穿著不同鞋子的步態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。但要辨別群體內(nèi)的穩(wěn)定性水平，僅通過(guò)步態(tài)參數(shù)及其變異性分析也許未必準(zhǔn)確。而且不管是傳統(tǒng)變異性指標(biāo)還是改進(jìn)后基于混沌系統(tǒng)的指數(shù)指標(biāo)，都需要測(cè)試被試的數(shù)十個(gè)步態(tài)周期參數(shù)，且測(cè)試時(shí)需要被測(cè)保持平地直行，需要較大場(chǎng)地。