[发明专利]一种基于手写文字输入的手部运动功能分析装置

说明书

本发明公开一种基于手写文字输入的手部运动功能分析装置，属于计算机应用及医疗康复领域，通过使用压力触摸屏和加速度传感器采集用户在日常手机操作时手写文字输入的信号，输入到一用于手部运动功能评价的病理数据模型中，实时分析病理特征，对用户的手部运动功能进行评价，进而作为帕金森等神经系统疾病的诊断依据。

技术领域

本发明属于计算机应用及医疗康复领域，具体涉及一种基于日常手写文字输入的手部运动功能分析装置。

背景技术

帕金森病是第二常见的神经系统变性疾病，平均发病年龄为60岁左右。在人类社会老龄化问题逐渐严重的今天，帕金森病等神经系统变性疾病在全世界范围发病率呈上升趋势。帕金森病以运动迟缓、震颤、强直、步态姿势异常等运动症状和嗅觉减退、抑郁、便秘等非运动症状为主要临床表现，严重影响患者寿命及生活质量，给社会和家庭带来沉重负担。因此，运动功能评价是诊断帕金森病的重要临床依据之一。

现在的运动功能诊断过程通常需经历临床资料收集、医生根据知识和经验判断、最终形成诊断的过程，其不足主要有以下几个方面：①评价者主观判断决定评价结果；②非定量数据；③依赖于现场评测，信息化、数字化程度低，无法通过日常行为的监控进行测评。因此，由于神经系统结构和运动功能的复杂性，现有的在体数据评价收集方式具有依赖主观经验判断、不能定量和依赖现场测评的特点，给神经系统疾病的临床诊断和临床研究带来极大的不确定性。

发明内容

针对上述问题，本发明利用智能感知、多通道融合、自然交互等关键技术，提出了一种基于手写文字输入的手部运动功能分析装置，通过使用压力触摸屏和加速度传感器采集用户在日常手机操作时手写文字输入的信号，实时分析病理特征并对用户的手部运动功能进行评价，进而作为帕金森等神经系统疾病的诊断依据。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于手写文字输入的手部运动功能分析装置，包括数据采集终端和数据分析系统，数据采集终端包括压力触摸屏、加速度传感器，数据分析系统包括信号预处理模块、特征提取模块、定量评价模块；

所述压力触摸屏用于采集用户在手写文字输入时的时序数据、轨迹数据和触屏压力数据；

所述加速度传感器用于采集用户在手写文字输入时手持该数据采集终端的加速度数据；

所述信号预处理模块用于根据所述时序数据、轨迹数据和触屏压力数据，提取每个单笔轨迹的轨迹信号、手写速度信号、触屏压力信号并进行重采样；根据所述加速度数据分割成等长的加速度数据段；

所述特征提取模块用于从所述重采样的轨迹信号、手写速度信号、触屏压力信号和所述加速度信号数据段，提取出轨迹特征、速度特征、压力特征和震颤特征；

所述定量评价模块用于将所述轨迹特征、速度特征、压力特征和震颤特征输入到一用于手部运动功能评价的病理数据模型中，以输出手部运动功能评价结果；该病理数据模型是预先通过将根据大规模病人和正常人的手写输入数据提取出的轨迹特征、速度特征、压力特征和震颤特征输入到支持向量机的分类器训练得到。

进一步地，所述信号预处理模块用于将连续的多笔手写文字输入按照从起点开始到落点结束切分成单笔轨迹，轨迹上的每个轨迹点包含时间、坐标、压力信息。

进一步地，所述信号预处理模块用于对轨迹信号和触屏压力信号进行距离均分重采样，对手写速度信号进行时间均分重采样。

进一步地，所述信号预处理模块用于使用定长时间窗把手写文字输入操作过程中采集的连续加速度信号分割成等长的加速度数据段。

进一步地，所述特征提取模块包括轨迹特征提取子模块、手写速度特征提取子模块、压力特征提取子模块和震颤特征提取子模块，分别用于提取轨迹特征、速度特征、压力特征和震颤特征。