一种运动能力评估方法与流程

本发明涉及运动能力评估，具体为一种运动能力评估方法。

背景技术：

1、跌倒是导致老年人死亡的主要原因之一。为了减少跌倒事故的发生，需要对于老年人进行有针对性的护理和康复服务，这就需要对于老年人跌倒风险进行科学的评估。平衡能力的逐步降低是导致跌倒事故发生的主要原因，这就需要对于平衡能力进行科学有效的评估，尤其是动态平衡能力的评估。动态平衡能力主要包括步长、步伐一致性、连续性、直线性及转身能力等。

2、传统的评估老年人动态平衡能力方法是跟踪人身上放置的标志点并用多个摄像头检测和计算标志点的三维实时位置。这个方法的缺点包括：影响人的运动自由，装卸标志点较为复杂，摄像头安装标定复杂，对于空间和环境要求较高(只能室内进行且需要控制光线)。

3、近年来已经有人使用多个深度摄像头评估平衡能力，但其对于环境光线有限制且不能用于动态平衡能力评估。

4、本发明基于人体检测跟踪可以有效的获得平衡能力的主要参数指标，不需标志点，对于环境光线基本没有限制，使用方便，解决了上述方法的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种运动能力评估方法，该运动能力评估方法包括以下步骤：

2、步骤一、首先获得被评估者的运动视频，运动包括从摄像头视野的一边到另一边再返回到出发点；

3、步骤二、对被评估者进行人体检测和跟踪；

4、步骤三、指标提取，获得每一帧图像中人体特征即人体框的中心位置、宽度和高度；

5、步骤四、依据每帧图像人体特征对视频进行分割；

6、步骤五、基于上一步事件计算动态平衡的各指标；

7、步骤六、基于指标进行平衡能力的打分。

8、指标提取过程包括以下步骤：

9、s1、获得每帧图像中人体的特征，包括人体框的中心位置、宽度和高度；

10、s2、计算人体运动方向及速度；

11、s3、转身能力指标提取，计算运动方向转换时速度低于某阈值下的时间作为转身时间，速度阈值通过单向运动时平均速度的一定比例获得，通过转身时间与给定阈值比较获得转身能力指标提取；

12、s4、计算人体框宽度的总体极值，前一定比例宽度的均值；

13、s5、计算人体框宽度的帧间局部极值；

14、s6、迈步分割，筛除局部极值间距过小的和小于总体极值一定比例的，得到迈步的时刻；

15、s7、步长指标提取，计算各迈步时刻人体框宽度的均值与给定阈值比较获得步长指标提取获得步长指标；

16、s8、步伐一致性指标提取，计算各迈步时刻人体框宽度的方差与给定阈值比较获得步伐一致性指标提取获得步长指标；

17、s9、步伐连续性指标提取，计算时间相邻各迈步时刻差与给定阈值比较获得步伐连续性指标；

18、s10、步伐直线性指标提取，计算时间相邻各迈步时刻垂直坐标方差与给定阈值比较获得步伐直线性指标。

19、优选的，步骤四中依据每帧图像人体的起步、跨步和转身对视频进行分割。

20、优选的，垂直坐标方差是在概率论和统计方差衡量迈步时刻人体框宽度离散程度的度量，垂直坐标方差用来度量迈步时刻人体框宽度和其之间的偏离程度。

21、优选的，速度阈值为转身能力产生的最低值或最高值。

22、优选的，通过计算一定事件间隔时帧间人体框中心位置横坐标运动方向获得人体主要运动方向，运动距离除以帧率归一化后时间得到运动速度。

23、优选的，在行走时一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的一个全过程被称为一个步行周期，用时间秒表示。

24、优选的，在行走中每个完整步态周期都包含一系列典型姿位的转移，将这种姿位的转移划分为不同时段，并将这些不同时段合称为步态时相。

25、优选的，步行周期分为支撑相与摆动相二部分，支撑相是指下肢接触地面以及承受重力的时间，占整个步行周期的60％；摆动相指脚离开地面，向前迈步到下次落地之间的时间，占整个步行周期的40％。

26、与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：该运动能力评估方法，首先，对于人体进行检测和跟踪；其次，对人体检测结果进行分析获得跨步信息；再次，通过检测跨步时特征获得动态平衡的各参数，包括动态平衡能力主要包括步长、步伐一致性、连续性、直线性及转身能力等。不需在被评估者身上放置影响运动的标志点，可以在较远距离也可以进行平衡能力的评估，对于环境光线基本没有要求，甚至可以在室外进行，不需要昂贵且配置复杂的多摄像机拍摄系统。

技术特征：

1.一种运动能力评估方法，其特征在于，该运动能力评估方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1一种运动能力评估方法，其特征在于，指标提取过程包括以下步骤：

3.根据权利要求1的一种运动能力评估方法，其特征在于：步骤四中依据每帧图像人体的起步、跨步和转身对视频进行分割。

4.根据权利要求2的一种运动能力评估方法，其特征在于：垂直坐标方差是在概率论和统计方差衡量迈步时刻人体框宽度离散程度的度量，垂直坐标方差用来度量迈步时刻人体框宽度和其之间的偏离程度。

5.根据权利要求2的一种运动能力评估方法，其特征在于：速度阈值为转身能力产生的最低值或最高值。

6.根据权利要求2的一种运动能力评估方法，其特征在于：s2中通过计算一定事件间隔时帧间人体框中心位置横坐标运动方向获得人体主要运动方向，运动距离除以帧率归一化后时间得到运动速度。

7.根据权利要求1的一种运动能力评估方法，其特征在于：在行走时一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的一个全过程被称为一个步行周期，用时间秒表示。

8.根据权利要求7的一种运动能力评估方法，其特征在于：在行走中每个完整步态周期都包含一系列典型姿位的转移，将这种姿位的转移划分为不同时段，并将这些不同时段合称为步态时相。

9.根据权利要求7的一种运动能力评估方法，其特征在于：步行周期分为支撑相与摆动相二部分，支撑相是指下肢接触地面以及承受重力的时间，占整个步行周期的60％；摆动相指脚离开地面，向前迈步到下次落地之间的时间，占整个步行周期的40％。

技术总结
本发明公开了一种运动能力评估方法，该运动能力评估方法包括以下步骤：首先获得被评估者的运动视频，运动包括从摄像头视野的一边到另一边再返回到出发点；对被评估者进行人体检测和跟踪；指标提取，获得每一帧图像中人体特征即人体框的中心位置、宽度和高度；依据每帧图像人体特征对视频进行分割；基于上一步事件计算动态平衡的各指标；基于指标进行平衡能力的打分；本发明所述的运动能力评估方法，不需在被评估者身上放置影响运动的标志点，可以在较远距离也可以进行平衡能力的评估，对于环境光线基本没有要求，甚至可以在室外进行，不需要昂贵且配置复杂的多摄像机拍摄系统。

技术研发人员：李方平
受保护的技术使用者：腾宇智远（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13