基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法技术

本发明专利技术公开的基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，步骤包括如下：首先从45°采集正常人和非正常人在搭建好的虚拟现实场景中的人体行走姿态视频；然后，加载采集到的正常人和非正常人的视频，将视频图像提取成图片，然后将图片进行处理分别得到正常人和非正常人的重心坐标；最后，根据得到的重心数据，并提取重心夹角数据和人体上下重心均值和方差，通过SVM分类器将提取到的重心数据分类后，结合重心夹角数据和人体上下重心均值和方差，快速判断出平衡能力障碍人群。本发明专利技术公开的方法解决了传统主观方法过于粗略以及量表测评方法过于复杂和代价过高的问题，通过多个步骤对视频及图像进行处理，最终分类的准确率在85％以上。

【技术实现步骤摘要】
基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法
本专利技术属于计算机数字图像处理
，涉及一种基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法。
技术介绍
人体平衡能力是指人体维持自身稳定性、抵抗破坏平衡的能力，包括维持某种姿势的能力或受外作用力时调控机体保持平衡的能力，是人体重要的生理机能之一。影响平衡能力的主要因素有支撑面积、重心高度、体重等因素，同时也受到视觉、身体器官、感受系统的反应等因素的影响。拥有良好的平衡能力，有利于提高运动器官的功能和前庭器官的机能，改善中枢神经系统对肌肉组织与内脏器官的调节功能，从而保证身体活动的顺利进行，提高适应复杂环境的能力和自我保护的能力。目前，传统的主观人体平衡能力检测方法主要有Romberg氏检测法、强化Romberg检测法和单腿直立检测法(OLST)。传统的主观观察法虽然操作较为简单，但是过于粗略和主观，缺乏客观性和统一的标准，不能清楚直观的判断平衡障碍的程度，只能用于临床上对疑似平衡能力障碍患者的初步测试。其他的方法如量表测评法，包括Berg平衡量表、Tinetti步态和平衡量表、活动平衡信心量表、Brunel平衡量表等，需要通过复杂的设备支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，其特征在于，具体操作步骤包括如下：步骤1.摄像机的镜头正对在人体正面和侧面中间的位置，即从45o采集正常人和非正常人在搭建好的虚拟现实场景中的人体行走姿态视频；步骤2.加载采集到的两组人体行走姿态视频，分别将视频图像提取成图片，然后将图片进行处理分别得到两类人体的重心坐标；步骤3.根据得到的重心坐标数据，并提取重心夹角数据和人体上下重心均方差，通过SVM分类器将提取到的重心数据分类后，结合重心夹角数据和人体上下重心均方差，判断出平衡能力障碍人群。

【技术特征摘要】
1.基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，其特征在于，具体操作步骤包括如下：步骤1.摄像机的镜头正对在人体正面和侧面中间的位置，即从45o采集正常人和非正常人在搭建好的虚拟现实场景中的人体行走姿态视频；步骤2.加载采集到的两组人体行走姿态视频，分别将视频图像提取成图片，然后将图片进行处理分别得到两类人体的重心坐标；步骤3.根据得到的重心坐标数据，并提取重心夹角数据和人体上下重心均方差，通过SVM分类器将提取到的重心数据分类后，结合重心夹角数据和人体上下重心均方差，判断出平衡能力障碍人群。2.如权利要求1所述的基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，其特征在于，所述步骤2操作过程如下：步骤2.1使用cvLoadImage函数读取采集到的两类人体姿态视频，设定读入视频的开始时间和结束时间，如果capture函数没有读取到含有人像的视频，则重新设定视频的开始时间和结束时间，如果capture函数读取到含有人像的视频，则进行下一步；步骤2.2通过OpenCV中的CvCapture函将提取的两组视频分别拆帧，首先分别提取出两组视频中的空白场景进行图片保存，然后将拍摄的人体姿态视频每两秒取一帧保存为图片；步骤2.3将保存的两组人体姿态图片分别与空白场景进行差分处理，得到只有人体姿态的图片；步骤2.4将差分后的图片进行图像去噪；步骤2.5将去噪后的图片进一步进行图像腐蚀，最终得到只有人体图像的黑白图像；步骤2.6将腐蚀后得到的图像进行边缘提取，利用Canny边缘检测算子对腐蚀后的图像进行处理得到图像的连通区域，首先使用高斯滤波器与图像进行卷积，以减少边缘检测器上明显的噪声影响；然后，计算图像中每个像素点的梯度强度和方向，并应用非极大值抑制，以消除边缘检测带来的杂散响应；最后，使用双阈值检测来确定真实的和潜在的边缘，并通过抑制孤立的弱边缘最终完成边缘检测，使用findContours提取出人体轮廓图像；步骤2.7计算人体轮廓图像的矩，通过轮廓图像的矩计算人体重心坐标。3.如权利要求2所述的基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，其特征在于，所述步骤2.3中差分处理的具体过程是如下：首先，将保存的两组人体姿态图片与空白场景图片进行二值化处理，使得所有图像均为黑白图像；然后，将二值化后的两组人体姿态照片与空白场景图片做差分处理，设第k时刻所提取到的含有人体的图像为xk，空白场景的图像为xj，对两张图像进行差分，得到差分图像为Δxk：Δxk＝xk-xj。4.如权利要求2所述的基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，其特征在于，所述步骤2.4的图像去噪过程为：采用中值滤波法将差分处理图像中一点的像素值用该点邻域内各点的像素中值代换，得到去噪后的图片，具体过程是，设f(x,y)，g(x,y)分别为差分处理的图像和去噪处理后的图像，则中值滤波输出为g(x,y)＝med{f(x-k,y-l),(k,l∈W)}，其中，W为二维模板，k，l分别为图像的行和列。5.如权利要求2所述的基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，其特征在于，所述步骤2.5的具体操作步骤如下：对通过差分以及去噪的图像进行腐蚀，通过getStructuringElement函数定义腐蚀窗口的大小，选择矩形窗口MORPH_RECT，腐蚀核的大小选择3×3，然后，通过腐蚀窗口MORPH_RECT使用erode函数进行腐蚀操作，得到只含有人像的图片。6.如权利要求2所述的基于重心偏移模型区分平衡能力障碍人群的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：金海燕，肖聪，肖照林，蔡磊，李秀秀，石俊飞，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61