[发明专利]用于对肢体的至少部分进行运动跟踪的装置和方法

说明书

本发明提出了一种用于对包括两个以关节连接的直的部分的肢体的至少部分进行运动跟踪的装置。所述装置包括：运动传感器(110c)，其被附着到所述肢体的部分以测量所述肢体的所述部分的取向；相机(120)，其用于捕获运动中的所述肢体的所述部分连同被附着到所述肢体的所述部分的预定义位置(110a、110b、110d)处的标记的图像，所述标记在由所述相机捕获的每幅图像中的位置作为参考位置；处理器，其用于基于参考位置、与每个参考位置相对应的取向、所述肢体的所述部分的预先确定的长度以及所述预定义位置来估计所述肢体的所述部分的移动。替代在图像中直接跟踪关节的位置，基于能观测到的一个标记的位置并且根据取向信息来导出位置。以这种方式，解决了遮挡问题，并且能够基于对感兴趣位置的准确度和瞬时测量来估计肢体的移动。

技术领域

本发明总体涉及对肢体的至少部分进行运动跟踪，尤其涉及对康复中 的肢体的至少部分进行运动跟踪。

背景技术

卒中是世界范围内的主要死亡原因之一，并且大部分卒中幸存者都患 有很多机能障碍。最常见的一种机能障碍是运动机能障碍。需要长期的康 复来帮助患者改善其运动能力。通常，患者住院治疗大约一个月，然后由 于治疗专家和康复中心的有限数量而出院回家。因此，已经开发了无监督 的康复系统，以帮助在家患者达到其最大可能的康复水平。

WO2014108824A1公开了一种用于康复的基于视觉的运动跟踪系统。 所述系统具有捕获运动中的肢体的图像的相机，其中，将标记附着到上肢 的至少两个点上，从而能够基于所述标记在图像中的位置来评估该上肢的 运动范围。根据基于肢体在图像上的投影长度将由于该肢体的取向的变化 而相应地变化的事实而捕获的至少两个标记在图像中的位置变化，将针对 移动预测而导出用于移动估计的取向信息。然而，由于图像的2D维度属性， 因而在肢体的运动期间每当一个标记被另一标记或肢体的部分覆盖时将会 发生对标记的遮挡，这将导致在图像中重叠的标记的位置的不可检测性。 因而，打断了运动跟踪的连贯性。尽管内插法可以有助于克服该问题，但 是其提供低准确度的瞬间关节位置估计。

发明内容

将希望获得更加鲁棒的系统来促进对肢体的至少部分的连续运动跟踪， 并且提供更好准确度的运动跟踪，以供进一步的评估。

一种用于对肢体的至少部分进行运动跟踪的装置，所述肢体包括两个 以关节连接的直的部分，所述装置包括：

运动传感器110c，其被附着到所述肢体的所述部分以用于测量所述肢 体的所述部分的取向，所述取向是根据所述运动传感器110c的输出而导出 的；

相机120，其用于捕获运动中的所述肢体的所述部分以及被附着到预定 义位置110a、110b、110d的标记的图像，所述标记在由相机120捕获的每 幅图像中的位置作为参考位置；

处理器，其用于基于参考位置、与每个参考位置相对应的取向、所述 肢体的所述部分的预先确定的长度以及所述预定义位置，通过确定所述肢 体的所述部分的两端的空间位置，来估计所述肢体的所述部分的移动。

在本发明中提出了引入运动传感器以提供运动中的肢体的至少部分 (或者整个肢体)的取向信息，而在遮挡发生时经由通过相机捕获的图像 推导所述信息则是不可行的。利用所提供的取向信息，即使利用仅一个附 着的标记，也促进了对关节的空间位置的估计。所述标记被附着的位置是 根据对特定康复锻炼的运动跟踪而预定义的，以确保所述标记在锻炼期间 是能检测的。替代直接对关节在图像中的位置的跟踪，空间位置是基于能观测到的一个标记的位置以及相应的取向信息而导出的。以这种方式，解 决了遮挡问题，并且能够基于对感兴趣空间位置的准确并且瞬时的测量来 估计肢体的部分(或者整个肢体)的移动。当肢体为感兴趣肢体时，所述 肢体保持伸直而不弯曲。肢体的直的部分可以是上臂、前臂、小腿或大腿。

在一个实施例中，所述标记是被附着到所述肢体的所述部分的各自预 定义位置110a、110b、110d的多个能区分的标记之一，以确保在运动期间 由相机120捕获的每幅图像中至少一个标记是能观测到的。