[发明专利]一种基于图像的身体稳定性评价方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像的身体稳定性评价方法及装置。

背景技术

身体稳定性：正常人体具有维持躯体或肢体平稳的能力。躯体或肢体平稳性受神经系统的控制和调节。而在多种病理状态下，机体控制躯体或肢体平稳的能力下降，表现为躯体晃动、肢体震颤，严重者手不能持物，甚至不能站立。既往评价躯体晃动和肢体震颤依靠肉眼的观察。这一方法的主观性太强，因而明显影响到评价的精确性和客观性。至今缺乏一种简便和可靠的检查方法。

导致身体稳定性降低的疾病：

1.帕金森症：帕金森症的早期表现为肢体和躯体的震颤。是中老年人最常见的中枢神经系统变性疾病。早期典型表现之一为出静止性震颤，如帕金森患者表现出频率5Hz（3~8Hz），的静止性震颤，并多出现在手，下肢，口及头部； 

2.小脑疾病：主要表现为平衡失调，导致肢体和躯体稳定性降低； 

3.甲状腺机能亢进：可以表现为肢体和躯体的细微震颤；

4.瘫痪肢体：肢体和躯体的细微震颤的功能缺陷；

虽然上述疾病有各自的诊断方法，如影像学检测方法：脑CT、MRI，可以发现一些解剖学的变化，从而得出诊断。也可以检测一些化学物质来评价，如帕金森症可通过脑脊液中DA的最终代谢产物高香草酸（HVA）检测。但是，一些患者不存在脑的影像学改变。尤其是在早期病变阶段。因此，身体稳定性评价系统的应用可以早期发现疾病的线索，也利于对早期身体稳定性失常患者的辅助诊断。

身体稳定性评价系统的应用范围：1. 神经系统疾病的早期辅助诊断方法；2. 肢体稳定性评价：一些工种和职业需要高度的肢体的稳定性，如精细手术者，射击等。该系统可以用以评价有关从业人员的肢体稳定性；也可以用以评价训练效果。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于图像的身体稳定性评价方法及装置，它具有实现身体稳定性评价的非接触式测量及辅助诊断，尤其适用于对早期身体稳定性失常患者的辅助诊断的优点。

    本发明是这样来实现的，一种基于图像的身体稳定性评价方法及装置，通过固定一个标记在患者被测量部位，被测量部位的运动将带动标记发生运动，固定图像采集单元，并由与图像采集单元相连的计算机采集并保存标记的动态图像。由图像处理单元实现图像序列的数据处理，得出标记在各图中的坐标位置，以连续的坐标点位置作为关键节点，将其插值成一条曲线，并以此还原被测部位的运动轨迹。该方法的主要步骤包括：

设定标记：对患者待测量部位进行标记设定，并保证标记的运动和被测量部位的运动一致，同时标记的形状、颜色、位置应便于进行图像的采集和数据的处理。如标记可以为一个与测量部位颜色差异明显的圆点也可为其他类似图案或结构，使得成像后标记图案明显；

图像采集：对患者特定部位运动状态连续图像的采集，图像的采集由数据采集单元完成，采集单元按照统一的时间间隔对标记进行图像采集，并按照顺序保存图像；数据采集单元与被测量部位之间的距离、角度满足如下关系：1）标记在相机中的成像清晰；2）标记始终在视场以内；

图像处理：首先对图像进行二值化，得到标记所对应的图像并去除标记之外的数据部分，通过中心计算法

（1）

（2）

其中，threshold为二值化时设定的阈值，p(i,j)为图中各点的像素值，m、n分别为行和列的最大值，得到标记在图片中的坐标位置。记录标记在图片中的坐标位置点和对应图片的序号K,即得到了反映被测量部位运动特征的关键点序列；

数据分析：对离散的关键点序列进行曲线插值，得到被测部位在测量过程中持续运动的连续曲线。提取轨迹曲线的幅、频及分布参数，通过对参数进行分类和比较，得出用于表征身体稳定性的评价结果。

本发明的技术效果是：本发明提供一种基于图像的身体稳定性评价方法和系统，特点是非接触式、自动测量，通过对患者特定部位动作进行图像采集及图像处理，进一步得出其运动特征的结果参数。因此结果客观，可靠，并可以定量评价。

附图说明

图1为本发明的主要步骤流程图。

图2为本发明的一种具体实施方式的结构示意图。

图3为本发明的一种用于头部运动特征标记的示意图。

图4 为一组头部运动测量后标记点插值所得连续曲线图。

图中，1、摄像机  2、镜头  3、测量距离   4、计算机  5、待测部位   6、标记。

具体实施方式