[发明专利]基于激光散斑的运动伤害预警方法

说明书

本发明涉及一种基于激光散斑的运动伤害预警方法，拍摄原始散斑图像，并进行消除抖动预处理；将静止状态下的散斑图像作为基准初始值，减少测量过程中噪声等其他不确定因素引起的变化；计算散斑图像的衬比值，并在一个时间序列下进行比较分析；计算出被测组织的血液动力指标，并预警过量运动。基于快速激光散斑图像处理算法，在一个时间序列中得到的信息相关性强，能够有效监测局部身体组织的血液动力指标，客观评估运动员局部肌肉群状态，相对于现有的运动监测工具，更加注重局部身体部位的血管，肌肉状态监测。本方法具有实时性好，安全性好，评估效果准确，操作方式简单等优点。

技术领域

本发明涉及一种图像处理及应用方法，特别涉及一种基于激光散斑的运动伤害预警方法。

背景技术

在运动训练的过程中，如何判断运动员的身体指标对科学安排训练量有很高的价值。不合理的运动量，会使运动效果大打折扣，甚而对运动员的身体健康产生伤害。现有的运动监控系统及方法有使用数据采集器采集运动体征数据信息再进行相关分析，如：“一种运动监控系统及方法”(中国发明专利CN107670262A)。但是接触式的监控方式会对正常的运动训练带来不便，并且传统的监控方式主要针对全身的心肺功能。

激光散斑血流成像技术是近年来新出现的血流检测方法，具有非接触，安全，快速等优点，可监测身体某一部分静脉血管在运动过程中的血液动力指标，为不同的肌群训练提供参考。

目前激光散斑图像的处理分析主要有空间衬比分析(Laser Speckle SpatialContrast Analysis，LSSCA)和时间衬比分析(Laser Speckle Temporal ContrastAnalysis，LSTCA)，如：“一种激光散斑血流成像分析方法”(中国发明专利CN101485565)，“一种激光散斑血流成像处理系统及方法”(中国发明专利CN102357033)，“一种激光散斑血流成像衬比分析方法”(中国发明专利CN102429650)等，但是上述这些方法都是针对静态对象进行检测，不适合运动过程的监测。

发明内容

本发明是针对目前激光散斑图像应用于运动监测的问题，提出了一种基于激光散斑的运动伤害预警方法，基于快速激光散斑图像处理算法，在一个时间序列中得到的信息相关性强，能够有效监测局部身体组织的血液动力指标，客观评估运动员局部肌肉群状态，有一定的抗噪声能力，用在运动检测领域，对科学安排运动员训练量很有帮助。

本发明的技术方案为：一种基于激光散斑的运动伤害预警方法，具体包括如下步骤：

1)搭建测试系统，拍摄原始散斑图像：将半导体激光器作为光源，激光光束经扩束镜扩束后均匀照在被测者待测静脉血管上方，图像采集系统为加装有滤光片的近红外CCD相机，CCD相机将数据送计算机进行实时处理；

2)对采集的原始散斑图像进行配准预处理，消除图像抖动并进行消除抖动预处理；

3)计算时间序列下散斑图像的衬比值；

4)步骤3)所得时间序列下散斑图像的衬比值矩阵进行归一化和伪彩色图处理后提取兴趣点，再考虑目标血管的权值和被试者身高体重指标下，计算时间序列下被测组织的血液动力指标，计算未进行运动前静止状态下的血液动力指标与之的变化比例值；

5)根据被测者的性别，年龄，运动基础设置不同的阈值，阈值与步骤4)所得变化比例值进行比较，对风险进行预警。

所述步骤2)具体方法：使用一个3*3的卷积核与原始散斑图像进行卷积，以获得每个像素的空间标准差；使用归一化的相关度量函数对卷积处理后的图像进行迭代优化；最后利用计算得到的配准参数和三次B样条插值方法完成原始散斑图像配准。

所述步骤3)具体方法：