[发明专利]一种基于人体步态特征识别的远程医疗监护方法及系统

权利要求书

1.一种基于人体步态特征识别的远程医疗监护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于人体的拓扑分析将人体的运动外轮廓图像构建为运动模型，选取所述运动模型的特征关节角作为特征参数，得到单个运动人体多个关节点的运动信息，抽取所述运动信息中的步态特征信息；

S2、获取所述运动外轮廓图像每一帧图像中的关节点四元数，并生成特征点参数化时间序列；

令大腿顶端关节点坐标为(x_hip，y_hip，z_hip)，膝关节坐标为(x_knee，y_knee，z_knee)，脚踝关节坐标为(x_ankle，y_ankle，z_ankle)，得到向量V1＝[x_knee-x_hip，y_knee-y_hip，z_knee-z_hip]，V2＝[x_ankle-x_knee，y_ankle-y_knee，z_ankle-z_knee]，向量V2绕向量V1的选择信息用四元数表述；

将向量V2和向量V1归一化：

将公式(2)得到的两个向量做叉积，得到新的向量axis[axis(1)，axis(2)，axis(3)]

其中：

axis(1)＝(y_knee-y_hip)(z_ankle-z_knee)-(y_ankle-y_knee)(z_knee-z_hip)

axis(2)＝(z_knee-z_hip)(x_ankle-x_knee)-(z_ankle-z_knee)(x_knee-x_hip)

axis(³)＝(x_knee-x_hip)(y_ankle-y_knee)-y_knee-y_hip)(x_ankle-x_knee) (3)

对旋转轴向量axis进行归一化计算，得到新的归一化向量axis_new，则旋转四元数Q＝(W+Xi+Yj+Zk)为：

其中W表述物体坐标系下的旋转角度信息，通过反余弦变换得到旋转弧度，分别表示在X-Y平面，Y-Z平面Z-X平面上膝关节点的旋转；

将所述获取的关节四元数旋转数据生成参数化的时间序列；

S3、从所述参数化的时间序列提取运动外轮廓图像中相邻两帧图像的膝关节角度差的绝对值计算时间距离：

DIFFKneeAngle(i)＝|KneeAngle(i+1)-KneeAngl(i)| (5)；

提取所述运动外轮廓图像中相邻两帧骨架图像的脊柱中点的三维坐标Z轴坐标值之差的绝对值计算空间距离：

DIFFSpinZ(i)＝|SpinZ(i+1)-SpinZ(i)| (6)；

S4、将取值范围不同的所述时间距离和所述空间距离均归一化处理转换到(0，1)之间，对不同取值范围的片段的特征进行融合，表达式为：

式(7)归一化处理，得到：diffKnee Angle(i)以及diffSpinZ(i)；

S5、将具有关键步态特征信息的图像帧之间的距离定义为：

diffKneeAngle(i)+diffSpinZ(i) (8)；

通过计算所述具有关键步态特征信息的图像帧之间的距离的极值，判断识别人体步态特征的行为。