[发明专利]基于人体静电步态和TOF摄像机的偏瘫评级系统

说明书

本发明公开了一种基于人体静电步态和TOF摄像机的偏瘫评级方法及系统，采集测试者人体静电步态信号，并利用基于OpenNI以及NiTE的TOF摄像机获取测试者骨骼关节三维重建信息，进而实现对患侧髋关节活动能力、髋关节活动对称性、患侧膝关节活动能力、膝关节活动对称性、患侧踝关节活动能力、侧踝关节活动对称性、患侧肌力控制能力、步态对称性、步态平衡性和步态稳定性十项指标的检测，完成对偏瘫程度的评级，本发明方法能够克服现有技术的缺陷，便捷准确地进行偏瘫评级。

技术领域

本发明属于探测检测的技术领域，具体涉及一种基于人体静电步态和TOF摄像机关节重建的偏瘫评级系统。

背景技术

当代人们的竞争压力骤增，生活节奏加快和作息不规律，极大地导致了现代社会人们身体素质普遍下降，尤其我国的人口老龄化问题日趋严重，留守老人逐年增多，致使脑卒中疾病发病率大大增加。偏瘫，是幸存脑卒中患者的常见后遗症，又叫半身不遂，是指同一侧上下肢、面部肌肉和舌肌下部的运动障碍，这严重影响了患者的生活质量和肢体活动能力。

然而脑卒中偏瘫患者的病变位置、病变程度及病情发展状况等均存在一定的差异，这会导致人的步态发生不同方式和不同程度的变化。正是由于不同的患者在脑卒中梗死部位、病情严重程度、康复进展等方面存在着差异性，故其康复护理需求亦不尽相同，故以经验性、普适化的功能锻炼指导为主的常规护理难达良效；就目前而言，仅凭医生肉眼识别就给偏瘫患者分级的效率低下，且正确率不高。

综上所述，利用现代技术手段辅助人工对偏瘫评级是符合医学发展趋势的。为实现对偏瘫病人的评级，需要着重对患者的肢体运动能力进行评估，而现有技术中，常见对关节骨骼模型进行测量的例如：多角度相机视频采集三维仿真、穿戴式足底压力测量、压力测量走道、改为穿戴式动作捕捉、肌电传感器等则分别具有：需依托复杂测量环境以及试验场地资源、患者穿戴困难以及造成测试结果不准确、造价高昂、受光线测试者衣着颜色等、无法完整测量全周期步态信号诸多因素影响；在实际运用时都无法广泛推广。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于人体静电步态和TOF摄像机关节重建的偏瘫评级系统，能够克服现有技术的缺陷，便捷准确地进行偏瘫评级。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于人体静电步态和TOF摄像机关节重建的偏瘫评级方法，采集测试者人体静电步态信号，并利用基于OpenNI以及NiTE的TOF摄像机获取测试者骨骼关节三维重建信息，进而实现对患侧髋关节活动能力、髋关节活动对称性、患侧膝关节活动能力、膝关节活动对称性、患侧踝关节活动能力、侧踝关节活动对称性、患侧肌力控制能力、步态对称性、步态平衡性和步态稳定性十项指标的检测，完成对偏瘫程度的评级。

进一步地，通过分析静电场变化函数波形图，计算双足支撑周期占比获得偏瘫步态平衡性指标，通过计算偏瘫患者患侧和健康侧的肢体摆动周期比获得步态对称性指标，并通过比较健康人和患者的本征模态函数(IMFs)获得步态稳定性指标。

进一步地，通过对深度图像处理获得测试者骨骼关节三维重建以及关节点三维坐标信息，计算髋关节、膝关节、踝关节分别在摆动前期、摆动中期、摆动后期和支撑中期下的角速度和角加速度，进而分别获得患侧髋关节活动能力、患侧膝关节活动能力、患侧踝关节活动能力，再由此计算摆动前期、摆动中期、摆动后期、支撑中期下的步态质量指数GQIc，并用左右下肢四个时期的GQIc获得关节活动能力雷达图，计算关节活动能力雷达图中患侧与健侧的面积之比来量化偏瘫患者的髋关节活动对称性、膝关节活动对称性、侧踝关节活动对称性，再通过患侧膝关节加速上抬过程中最大加速度与减速下落过程中最大加速度之比来量化偏瘫患者对下肢肌力的控制能力。

进一步地，利用主成分分析法分析所述十项指标，实现对测试者偏瘫程度的评级。

一种基于人体静电步态和TOF摄像机关节重建的偏瘫评级系统，包括静电步态信号测量系统、TOF摄像机和数据处理模块；