[发明专利]异常步态分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种异常步态分析方法及系统，属于视频处理技术领域。

背景技术

近年来，随着人口老龄化不断加剧、亚健康人群日趋增多以及人们医疗保健意识逐步提高，人们对养老监护、慢性病监护、亚健康监护和意外急救等需求越来越迫切，利用先进技术对人体的健康状况进行智能地监护分析开始成为世界范围的关注热点。步态作为反映人体健康状况和行为能力的重要特征，在医疗诊断、疾病预防等临床研究中备受关注。目前，步态的分析检查大多依赖于专业的医护人员，主要通过观察在指定路线上完成指定行走动作的情况对行走能力进行评估。这种分析评估方式具有主观性，并由于仅对短时行为进行观察易导致分析结果不准确，同时，这种步态分析方法不能满足养老监护、慢性病监护中对实时监护分析的需求。为了能在日常居家活动中实时捕捉自然、真实的行走步态特征，人们开始研究适用于日常居家生活的步态监测方法。目前，已有通过携带三轴加速度计、惯性陀螺仪等传感器来监测步态、感知步态平稳性的异常步态监护方式，但携带传感器不仅会影响对象的正常生活，同时还会影响对象的正常步行状态，因此并不适用于在养老监护、慢性病监护中广泛推广。

计算机视觉等相关技术的飞速发展和视频采集设备的日渐普及都使得借助视频对行走步态进行非接触式智能监护具备广泛的普适性、可行性。美国密苏里大学研究人员研究了联合使用标定后的多摄像机进行步态监测的方案，但是基于多摄像机的监护方式不仅导致摄像机利用率低，同时由于布局布线复杂、设备价格昂贵，因而并不容易在家庭监护中得到广泛推广。因此，考虑到系统部署的复杂性和经济性，基于单摄像机的步态监测更适用于居家监护环境。基于单摄像机的步态分析方法中大多采用步速、步长等绝对步态参数来进行分析，然而这些绝对步态参数在日常居家活动中常会由于行走目的的不同而在同一个体身上产生差异，比如一个人急着取东西时步速较快、步长较大，而悠闲踱步时步速将变慢、步长也会相应缩小，因而在活动非常随意的日常居家监护中根据步速、步长等绝对步态参数判断行走步态异常极易产生误判。

文献K.K.Patterson,W.H.Gage,D.Brooks,et.al.“Evaluation of gait symmetry after stroke:A comparison of current methods and reconmmendations for standardization,”Gait &Postrue,31,(2010),241-246及E.Auvinet,F.Multon,J.Meunier,“Lower limb movement asymmetry measurement with a depth camera,”34th Annual International Conference of the IEEE EMBS,2012,6793-6796表明——相邻步长比这一相对步态参数在应对日常居家随意行走时具有一定的稳定性，不会像行走的步速、步长等绝对步态参数那样多变，同时，相邻步长比的变化能够反映步伐的稳定性、对称性以及下肢肌力或支撑足承重能力的变化等，因而更有利于对监护对象行为能力的客观表征和异常判断。但是以上现有的相邻步长技术(先提取绝对步态参数，再做比值或差值)仅仅适用于摄像机拍摄方向与行走方向垂直的情况，对行走的方向或路径要求严格，人必须按照指定的路径行走，而且摄像机的工作状态也较混乱，无法准确的判断什么时候开始工作，什么时候结束工作，什么时候测得的数据属于与行走方向垂直情况下的数据，什么时候测得的是无效数据，因而上述方法并不能很好的适应日常居家生活中对任意行走步态的监护需求，获得准确的监测结果，也不能实现实时的异常步态监测分析。因此当前急需一种更具普适性的满足日常居家生活监护的异常步态分析技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种异常步态分析方法及系统，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是现有的异常步态分析方法仅仅适用于摄像机拍摄方向与行走方向垂直的情况，对行走的方向或路径要求严格，导致摄像机的工作状态较混乱，无法实现实时的异常步态监测分析，也无法满足日常居家生活监护需求的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种异常步态分析方法，包括以下步骤：

S1.跟踪运动人体目标，并判断连续三步是否在一条直线上；若连续三步在一条直线上，则跳入步骤S2；否则，重复本步骤，直至行进的连续三步在一条直线上；