[发明专利]一种基于新型冗余标记点集的运动功能评估方法

说明书

一种基于新型冗余标记点集的运动功能评估方法，涉及动作捕捉领域。本发明是为了解决运动功能评估方法还存在对标记点位置准确度要求高以及由于标记点过少造成的无法准确评估运动功能的问题。本发明包括：在受试者胸部第一、三、五、七、九、十一、十二椎体棘突处，腰部第一、二、三、四、五椎体棘突处、第一骶椎棘突处、骨盆、大腿、小腿、足皮肤上粘贴冗余光学标记点；捕捉受试者日常活动中各光学标记点的空间坐标变化轨迹；去除脊柱椎体间固定脊柱节律约束，改用本发明的标记粘贴方法构建驱动模型；利用空间坐标变化轨迹驱动模型，获得脊柱、骨盆及下肢在不同日常活动中的关节运动角度。本发明可用于评估骨关节疾病的运动功能。

技术领域

本发明涉及动作捕捉领域，特别涉及一种基于新型冗余标记点集的运动功能评估方法。

背景技术

运动捕捉与肌骨建模是最常见的用于人体运动特征评测的技术。目前广泛用于体育表现的评估，骨科疾病的功能评估，电影动画的制作等领域。其中，骨科疾病的功能量化评估是其在医学中的最重要应用，具体过程主要是在评估对象的皮肤表面骨性标识位粘贴光学标记点(包括被动反光球和主动红外发光器两大类)，然后捕捉评估对象在日常活动或者特定动作下的光学标记点的空间坐标信息。随后通过肌骨建模并通过特定的匹配方法，使运动中的标记点驱动肌骨模型完成日常活动，从而量化评估对象的关节运动，肌肉发力等特征参数。在整个分析过程中，不同应用场景下，采用的标记点粘贴方法(包括标记点数量和位置)存在较大差异。

目前，骨关节疾病的运动功能评估方法中主要采用的标记点粘贴方法为Plugin-Gait-Markerset(图1)(包括数量和位置)，Plugin-Gait-Markerset是运动捕捉与肌骨建模分析过程中的标准标记点粘贴方法。该标记点粘贴方法最大的优势之一是实现了最少的标记点数量驱动肌骨模型(或其它模型)完成运动功能评估，简化了评估过程，并且适用于绝大部分的应用场景。但是，由于标记点过少，在建模的过程中不得不进行关节运动模式的简化(如，膝关节设计成单自由度，脊柱运动单元之间的相对运动采用固定节律)，从而导致对于大多数骨关节系统疾病的功能无法准确评估(如脊柱侧弯)。此外，由于Plugin-Gait-Markersets中的每个标记点都有明确的驱动关节。因此，任何标记点的放置偏差都会造成较大的关节参数计算偏差。综上所述，标准的标记点粘贴方法，在目前的动作捕捉和肌骨建模技术下还无法在骨关节疾病的运动功能评估中准确应用。

发明内容

本发明目的是为了解决现有运动功能评估方法还存在对放置标记点的位置准确度要求高以及由于标记点过少造成的无法准确评估运动功能的问题，而提出了一种基于新型冗余标记点集的运动功能评估方法。

一种基于新型冗余标记点集的运动功能评估方法，具体包括以下步骤：

步骤一、在受试者的皮肤表面粘贴光学标记点，具体位置为：

在受试者胸部的第一、三、五、七、九、十一、十二椎体棘突处的皮肤表面粘贴光学标记依次记为T1、T3、T5、T7、T9、T11、T12；

在受试者腰部的第一、二、三、四、五椎体棘突处的皮肤表面粘贴光学标记依次记为L1、L2、L3、L4、L5；

在受试者第一骶椎的棘突处的皮肤表面粘贴光学标记记为S1；

在骨盆位置的皮肤表面粘贴光学标记，包括以下位置：左侧髂前上棘记为LASI，左侧髂后上棘记为LPSI，左侧髂嵴最高点记为LIC，右侧髂前上棘记为RASI，右侧髂后上棘记为RPSI，右侧髂嵴最高点记为RIC；

在受试者大腿皮肤表面粘贴光学标记，包括以下位置：

左侧大腿上粘贴光学标记点的位置包括：左侧股骨外侧髁记为LKNE_O，左侧股骨内侧髁记为LKNE_I，左侧股骨大转子与外侧髁连线的近端和远端分别依次记为LTHI_U、LTHI_D，左侧股骨大转子与外侧髁连线的内侧和外侧分别记为LTHI_F、LTHI_B；