專(zhuān)利名稱(chēng)：評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的方法、 一種用于使用該方法評(píng)估 運(yùn)動(dòng)模式的系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和用于運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)治療 的用途。
背景技術(shù)：
在工業(yè)化國(guó)家，中風(fēng)是永久殘疾最突出的原因。中風(fēng)幸存者所患 的最突出的殘疾之一是上肢的半側(cè)癱瘓。如果在治療中訓(xùn)練是劇烈的 并且對(duì)患者進(jìn)行指導(dǎo)，則康復(fù)練習(xí)在重新贏得運(yùn)動(dòng)控制方面是有效的。 用于無(wú)人監(jiān)督的家庭中風(fēng)康復(fù)治療的技術(shù)方案需要借助基于計(jì)算機(jī)的 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)使用傳感器來(lái)獲得練習(xí)期間的患者姿勢(shì)。確?；颊叩母?積極性和依從性的關(guān)鍵要素是及時(shí)自動(dòng)反饋患者的行為。根據(jù)
US5078152,可知一種用于診斷和訓(xùn)練病人的肌肉和關(guān)節(jié)系統(tǒng)的方法。 使用一種用于控制練習(xí)運(yùn)動(dòng)的參數(shù)的練習(xí)系統(tǒng)和裝置。在病人練習(xí)運(yùn) 動(dòng)期間顯示病人的行為目標(biāo)，并且跟蹤并顯示相對(duì)于該行為目標(biāo)的實(shí) 際病人行為。所描述的方法的缺陷在于，它并不區(qū)分包括練習(xí)期間的 暫停的各個(gè)運(yùn)動(dòng)模式和對(duì)執(zhí)行練習(xí)的嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的系統(tǒng)和方法，該運(yùn) 動(dòng)模式考慮運(yùn)動(dòng)損傷和各個(gè)運(yùn)動(dòng)模式的較寬可變性。
上述目的可通過(guò)評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟
-連續(xù)監(jiān)視表征運(yùn)動(dòng)的傳感器數(shù)據(jù)，
-通過(guò)比較該傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際模板來(lái)識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式，
-比較所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式與目標(biāo)模板。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，即使所評(píng)估的運(yùn)動(dòng)模式是病理性 的，也可以處理并識(shí)別復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng)。也可以被稱(chēng)作個(gè)人模板的上 述實(shí)際模板在本發(fā)明的意義下是所評(píng)估的實(shí)際運(yùn)動(dòng)模式的可變表示， 而目標(biāo)模板是一固定的參考，期望運(yùn)動(dòng)模式(例如，健康運(yùn)動(dòng)模式)
4的表示。實(shí)際模板和目標(biāo)模板優(yōu)選地被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)以有益于容易地與 傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。然而，在運(yùn)動(dòng)損傷的情況下對(duì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的嘗試 幾乎不可能通過(guò)將它與健康運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行識(shí)別。取而代之 地通過(guò)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際模板進(jìn)行比較，可以將大大偏離目標(biāo)模板
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所述方法被有利地用在康復(fù)練習(xí)中。而且，該方法可用于涉及某 些運(yùn)動(dòng)模式(例如體育運(yùn)動(dòng))的任意類(lèi)型的練習(xí)情況。在本發(fā)明意義 下，運(yùn)動(dòng)模式是某種練習(xí)，該練習(xí)可以是比較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，如抬高手 臂或屈膝或屈肘，或更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)序列，如投擲物體或執(zhí)行某種類(lèi)型 的跳躍。根據(jù)該方法，也可以在較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)序列中檢測(cè)所評(píng)估的運(yùn)動(dòng) 模式。優(yōu)選地，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法，這將在稍后進(jìn)行更詳細(xì)的描述。 優(yōu)選地使用體佩式傳感器技術(shù)來(lái)獲得傳感器數(shù)據(jù)以捕獲人的運(yùn)動(dòng)。例 如，使用商業(yè)可用的慣性傳感器和壓阻應(yīng)變傳感器來(lái)跟蹤運(yùn)動(dòng)。所述 傳感器數(shù)據(jù)可以有利地被無(wú)線傳輸。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟使用所識(shí)別的 運(yùn)動(dòng)模式更新實(shí)際模板。因此，有利地，即使所評(píng)估的運(yùn)動(dòng)模式在治 療過(guò)程中正在改變，可以在較長(zhǎng)的治療周期中處理并識(shí)別運(yùn)動(dòng)。在最 佳情況下，關(guān)于康復(fù)情況，實(shí)際模板從病理性運(yùn)動(dòng)模式改變?yōu)?普通，， 或健康運(yùn)動(dòng)模式。
優(yōu)選地，產(chǎn)生關(guān)于所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式和/或?qū)嶋H模板的反饋。該反 饋可以以任意適當(dāng)?shù)姆绞浇o出，特別是以可視和/或可聽(tīng)方式給出?？?br> 示的訓(xùn)練目標(biāo)，以及可以以適當(dāng)?shù)姆绞浇o出它們自己的運(yùn)動(dòng)模式作為 及時(shí)的反饋和支持。其運(yùn)動(dòng)被評(píng)估的人可以例如是正在康復(fù)治療的病 人或進(jìn)行訓(xùn)練課的運(yùn)動(dòng)員。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟監(jiān)視實(shí) 際模板相對(duì)于目標(biāo)模板的演變(evolution)。優(yōu)選地，計(jì)算所識(shí)別的 運(yùn)動(dòng)模式和/或?qū)嶋H模板到目標(biāo)模板的距離。更優(yōu)選地，反饋包括該距 離的可視化的顯示。
在又一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)目標(biāo)模板來(lái)指導(dǎo)正在執(zhí)行所述被評(píng)估運(yùn) 動(dòng)的人，優(yōu)選地由電子數(shù)據(jù)處理裝置將該指令呈現(xiàn)在顯示器上。該指 令可以作為書(shū)面或口頭文本、作為視頻或作為所呈現(xiàn)的電影而給出。根據(jù)另 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，用于識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式的算法包括動(dòng)態(tài)時(shí)間
規(guī)整(DTW)，目標(biāo)模板優(yōu)選地由數(shù)據(jù)的多維時(shí)間序列表示。動(dòng)態(tài)時(shí)間 規(guī)整是可以用于確定可以在時(shí)間或速度方面變化的兩個(gè)序列之間的相 似性的算法。例如，即使在第一序列中運(yùn)動(dòng)執(zhí)行得緩慢而在另一個(gè)序 列中執(zhí)行得更快，或者即使在所監(jiān)視的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行期間存在加速和減速， 也可以有利地檢測(cè)運(yùn)動(dòng)模式中的相似性。DTW有利地適用于可以轉(zhuǎn)變?yōu)?線性表示的任何數(shù)據(jù)，包括視頻和音頻數(shù)據(jù)。 一般來(lái)說(shuō)，DTW是允許計(jì) 算機(jī)發(fā)現(xiàn)具有某些限制的兩個(gè)給定序列之間的匹配的方法，所述序列 例如傳感器數(shù)據(jù)的時(shí)間序列。所述序列在時(shí)間維度中被非線性規(guī)整， 以獨(dú)立于時(shí)間維度中的某些非線性變化來(lái)確定它們的相似性的度量。 連續(xù)性在DTW中的重要性低于其在有利地適合用于識(shí)別病理性運(yùn)動(dòng)的 其他模式匹配算法中的重要性。DTW是有利地適合用于將序列與遺漏消 息匹配的算法。使用動(dòng)態(tài)編程執(zhí)行最優(yōu)化處理。
根據(jù)又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，用于識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式的算法包括隱馬爾科 夫模型(HMM)，目標(biāo)模板優(yōu)選地以一組用于馬爾科夫鏈的模型參數(shù)的 形式編碼。在本領(lǐng)域中已知該隱馬爾科夫模型(HMM)是一種統(tǒng)計(jì)模型， 其中假設(shè)所建模的系統(tǒng)是具有未知參數(shù)的馬爾科夫過(guò)程。有利地能夠 根據(jù)可觀看到的參數(shù)來(lái)確定隱參數(shù)。隨后，所提取的模型參數(shù)可以用 于執(zhí)行進(jìn)一步的分析，即在該情況下用于識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式。
為了連續(xù)監(jiān)視所述運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選地使用適合用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的一個(gè)或 多個(gè)傳感器。所述傳感器被應(yīng)用于人的肢體并且傳感器數(shù)據(jù)被饋送到 電子數(shù)據(jù)處理裝置中。
根據(jù)本發(fā)明，所述目標(biāo)模板是參考運(yùn)動(dòng)模式的表示。該目標(biāo)模板 可以從一組標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)動(dòng)模式中選擇。優(yōu)選地，由參考人使用適用于運(yùn) 動(dòng)檢測(cè)的傳感器和電子數(shù)據(jù)處理裝置來(lái)記錄所述目標(biāo)模板。有利地， 該參考人可以是能夠以期望的方式執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)或練習(xí)的人，比如 治療專(zhuān)家或教練員。根據(jù)又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，由執(zhí)行被評(píng)估運(yùn)動(dòng)的人 (優(yōu)選地在例如治療專(zhuān)家或教練員之類(lèi)的參考人的指導(dǎo)下)在初始會(huì) 話中記錄實(shí)際模板。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是， 一種用于使用上述根據(jù)本發(fā)明的方法評(píng) 估運(yùn)動(dòng)模式的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括
——個(gè)或多個(gè)適用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的傳感器，-電子數(shù)據(jù)處理裝置，適于處理用于識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式和用于比較所 所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式與目標(biāo)模板的算法。
-存儲(chǔ)器，用于至少存儲(chǔ)實(shí)際模板和目標(biāo)模板。
該系統(tǒng)提供以下優(yōu)點(diǎn)即使所評(píng)估的運(yùn)動(dòng)模式?jīng)]有顯示出與根據(jù) 目標(biāo)模板的模式的相似性，也能夠識(shí)別復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)可以 有益地用于康復(fù)和/或訓(xùn)練練習(xí)中。
優(yōu)選地，所述電子數(shù)據(jù)處理裝置適于處理用于使用所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)
模式更新實(shí)際模板的算法。因此，有利地在較長(zhǎng)治療周期中可靠地識(shí) 別運(yùn)動(dòng)，其中被評(píng)估的運(yùn)動(dòng)模式在治療過(guò)程中變化。所述系統(tǒng)優(yōu)選地
包括用于提供反饋和/或指令的輸出裝置。該反饋和/或指令可以作為 書(shū)面或口頭文本、作為視頻或作為呈現(xiàn)的電影而給出。優(yōu)選地，該系 統(tǒng)包括可視的和/或可聽(tīng)的輸出。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)用于訓(xùn)練人的一個(gè)或多 個(gè)運(yùn)動(dòng)的用途。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)用于運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)治療 的用途。
個(gè)性化運(yùn)動(dòng)分析算法考慮了由于訓(xùn)練或治療所引起的人的運(yùn)動(dòng)模 式的改變，并且能夠?yàn)椴∪颂峁?shí)時(shí)反饋和易于理解的行為指標(biāo)。該 算法一般可以用于多種傳感器類(lèi)型、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和用于其中運(yùn)動(dòng)能力的 訓(xùn)練或恢復(fù)是必不可少的所用應(yīng)用。
根據(jù)下面的結(jié)合通過(guò)實(shí)例示出了本發(fā)明原理的附圖的詳細(xì)的描 述，本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。所述描述僅 僅是為了舉例的目的而給出的，而非限制本發(fā)明的范圍。下面引用的 參考圖是指附圖。


圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例。 圖2以曲線圖示出從用于根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)例中生成目標(biāo)模 板的實(shí)例。
圖3以流程圖示出根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。
圖4a、 4b、 4c和4d以示意性曲線圖示出實(shí)際模板的演變。
圖5以示意性曲線圖示出與目標(biāo)模板相比較的實(shí)際模板。
具體實(shí)施例方式
將結(jié)合特定實(shí)施例并參照某些附圖描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限 于此，而僅僅由權(quán)利要求限定。所描述的附圖僅僅是示意性的并且是 非限制性的。在附圖中，為了說(shuō)明性的目的， 一些元件的尺寸可能被 夸大并且沒(méi)有按照比例繪制。
當(dāng)使用不定冠詞或定冠詞(例如"一"或"該")表示單數(shù)名詞 時(shí)，其包括多個(gè)這樣的名詞，除非特別地規(guī)定了其他情況。
而且，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等等用于 區(qū)分相似的原件，并且不一定用于描述相繼的或先后的順序。應(yīng)當(dāng)理
本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除本文所描述或示出的順序之外的其他順序操 作。
而且，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)頂部、底部、之上、之下等 等用于說(shuō)明的目的，并且不一定用于描述相對(duì)位置。應(yīng)當(dāng)理解，如此 使用的這些術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)那闆r下是可交換的，并且本文所描述的本發(fā) 明的實(shí)施例能夠以除本文所描述或示出的方位之外的其他方位操作。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明和權(quán)利要求中所使用的術(shù)語(yǔ)"包括"不應(yīng)當(dāng)被
解釋為限于其后所列出的裝置；它不排除其他元件或步驟。因此，表 達(dá)"包括裝置A和B的設(shè)備"的范圍不應(yīng)當(dāng)被限于僅僅由組件A和B 組成的設(shè)備。它的意思是，該設(shè)備的僅僅與本發(fā)明相關(guān)的組件是A和B。 圖1涉及根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的系統(tǒng)1。系統(tǒng) 1包括電子數(shù)據(jù)處理裝置10、存儲(chǔ)器12和顯示屏11。用第一箭頭13 示出了電子數(shù)據(jù)處理裝置10與存儲(chǔ)器12之間的數(shù)據(jù)傳輸，并且通過(guò) 第二箭頭14表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示屏11。使用一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感 器20來(lái)捕獲人P的運(yùn)動(dòng)。傳感器20可以是例如慣性傳感器、用于運(yùn) 動(dòng)獲取的基于標(biāo)記或無(wú)標(biāo)記的照相機(jī)系統(tǒng)、可穿戴的應(yīng)變傳感器或其 他傳感器。第三箭頭15示出了從傳感器20到電子數(shù)據(jù)處理裝置10的 傳感器數(shù)據(jù)流。經(jīng)由還可以包括揚(yáng)聲器的顯示屏11向人P給出執(zhí)行練 習(xí)的指令。該指令可以作為書(shū)面或口頭文本、作為視頻或作為呈現(xiàn)的 電影而給出。使用傳感器20，在電子數(shù)據(jù)處理裝置10中處理數(shù)據(jù)并且 通過(guò)存儲(chǔ)器12存儲(chǔ)它，目標(biāo)模板23 (參考圖4a)(在執(zhí)行練習(xí)時(shí)的參考運(yùn)動(dòng)模式的表示)被記錄。當(dāng)進(jìn)行所述練習(xí)時(shí)，以相同的方式記
錄并存儲(chǔ)人P的典型運(yùn)動(dòng)模式的表示來(lái)作為實(shí)際模板24 (參見(jiàn)圖4b )。 在電子數(shù)據(jù)處理裝置IO上執(zhí)行第一算法，以在從該人的運(yùn)動(dòng)中生成的 傳感器數(shù)據(jù)流中識(shí)別練習(xí)的運(yùn)動(dòng)模式25 (參見(jiàn)圖4c)。為了識(shí)別，該 第一算法將傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際模板相比較。用于更新實(shí)際模板的第二 算法在電子數(shù)據(jù)處理裝置IO上運(yùn)行，從而使得實(shí)際模_板反映運(yùn)動(dòng)模式 在治療過(guò)程中的變化。用于將個(gè)人模板與目標(biāo)模板相比較的第三算法 在電子數(shù)據(jù)處理裝置10上運(yùn)行。有關(guān)實(shí)際模板和/或最新識(shí)別的運(yùn)動(dòng) 模式的偏差的反饋經(jīng)由顯示屏11來(lái)輸出。
在人P開(kāi)始用系統(tǒng)1訓(xùn)練時(shí)，參考人(例如治療專(zhuān)家或教練員) 定義了練習(xí)和目標(biāo)模板。該參考人穿上傳感器20以通過(guò)執(zhí)行幾次練習(xí) 捕獲參考運(yùn)動(dòng)模式，同時(shí)電子數(shù)據(jù)處理裝置IO記錄相應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)。 根據(jù)該傳感器數(shù)據(jù)，生成目標(biāo)模板。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，以曲線圖示出了目標(biāo)模板23的生成，該曲線圖在 縱軸21上示出傳感器數(shù)據(jù)并且在橫軸N上示出多個(gè)采樣點(diǎn)。在多次執(zhí) 行相同練習(xí)(細(xì)線)期間記錄傳感器數(shù)據(jù)22。隨后，根據(jù)過(guò)去練習(xí)的 傳感器數(shù)據(jù)生成目標(biāo)模板23。目標(biāo)模板23的表示可以是傳感器數(shù)據(jù) 22的時(shí)間序列，或者是更抽象的形式，這取決于所選的運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法。 可能的算法包括動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)或隱馬爾科夫模型(HMM),在 DTW中目標(biāo)模板23由傳感器數(shù)據(jù)22的多維時(shí)間序列給出，而在H畫(huà)中 目標(biāo)模板23以更抽象的方式進(jìn)行編碼，其為用于馬爾科夫鏈的一組模 型參數(shù)的形式。在圖2中，根據(jù)實(shí)例22生成用于喝水動(dòng)作的目標(biāo)模板 23。同樣，人的實(shí)際模板(未示出)在初始會(huì)話中生成。隨后，人可 以獨(dú)自使用系統(tǒng)l。當(dāng)嘗試執(zhí)行所要求的練習(xí)時(shí)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法分 析傳感器數(shù)據(jù)，該算法搜索用于存儲(chǔ)在實(shí)際模板中的所述模式的傳感 器數(shù)據(jù)流。例如如果受到嚴(yán)重?fù)p傷的人正在執(zhí)行練習(xí)，則目標(biāo)模板23 和實(shí)際模板可能明顯不同。因此任何尋找目標(biāo)模板23而不是實(shí)際模板 的算法將不能識(shí)別對(duì)于執(zhí)行所述練習(xí)的嘗試，這可能導(dǎo)致人的低依從 性。在識(shí)別實(shí)際模板之后，運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法觸發(fā)對(duì)人的反饋，例如以叮
當(dāng)聲或屏幕上反饋的形式。而且，所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式用于更新實(shí)際模 板(例如通過(guò)根據(jù)最近5個(gè)或最近10個(gè)重復(fù)練習(xí)生成實(shí)際模板，如圖 2所示)，以確保運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法如實(shí)地反映人的改變能力。在圖3中，描繪了示出根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的流程圖。根據(jù) 優(yōu)選實(shí)施例，使用實(shí)際模板給出了對(duì)于人的運(yùn)動(dòng)模式的反饋。在步驟 100中，從存儲(chǔ)器12中加栽目標(biāo)模板和實(shí)際模板(圖1)。步驟101 表示加載并顯示關(guān)于練習(xí)的指令，并且從步驟102開(kāi)始，連續(xù)地監(jiān)視傳 感器數(shù)據(jù)。在監(jiān)視傳感器數(shù)據(jù)期間，實(shí)際模板用于識(shí)別練習(xí)的運(yùn)動(dòng)模式 (步驟104)。 一旦識(shí)別出對(duì)于執(zhí)行所述練習(xí)的嘗試，在步驟103中給出 可視或可聽(tīng)的反饋，并且在步驟105中通過(guò)所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式更新實(shí) 際模板?，F(xiàn)在，在步驟102和104中通過(guò)識(shí)別算法來(lái)使用更新的實(shí)際 模式。在步驟106中，計(jì)算更新的實(shí)際模式與目標(biāo)模式的偏離并且將 其作為反饋給出。
在圖4a、 4b、 4c和4d中，示出了實(shí)際模板24的演變。目標(biāo)模板 23 (圖4a)和實(shí)際模板24 (圖4b )示出了明顯的差異。 一旦識(shí)別算法 識(shí)別到執(zhí)行嘗試，使用所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式25 (圖4c)的數(shù)據(jù)來(lái)更新實(shí) 際模板24從舊的實(shí)際模板(圖4d，下面的曲線)到新的實(shí)際模板(圖 4d，上面的曲線)，新的實(shí)際模板24更接近目標(biāo)模板23。
可能的更新機(jī)制可以根據(jù)用于DTW或HMM的算法來(lái)訓(xùn)練實(shí)際模板 24，其中僅僅使用所記錄的最新執(zhí)行的練習(xí)(例如，最新5個(gè)或IO個(gè)) 的傳感器數(shù)據(jù)。最后，人可以通過(guò)計(jì)算目標(biāo)模板23 (表示參考運(yùn)動(dòng)模 式)與實(shí)際模板24 (表示人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)模式)之間的距離并使之可視 化來(lái)接收有關(guān)與期望參考運(yùn)動(dòng)的偏差的反饋?？捎猛ㄟ^(guò)示出兩個(gè)呈現(xiàn) 的附圖(其中， 一個(gè)示出以目標(biāo)模板23編碼的運(yùn)動(dòng)，而另一個(gè)示出以 實(shí)際模板24編碼的運(yùn)動(dòng))或通過(guò)在DTW情況下時(shí)間序列的對(duì)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 可視化(參見(jiàn)圖5)。
在圖5中，描繪了時(shí)間序列圖，將實(shí)際模板24或所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模 式數(shù)據(jù)25與目標(biāo)模板23相比較。在這種情況下，所述差異是最小的。
10
權(quán)利要求
1.評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式(25)的方法，包括以下步驟-連續(xù)監(jiān)視表征運(yùn)動(dòng)的傳感器數(shù)據(jù)，-通過(guò)比較該傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際模板(24)來(lái)識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式(25)，-比較所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式(25)與目標(biāo)模板(23)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟使用所識(shí)別的 運(yùn)動(dòng)模式(25)來(lái)更新數(shù)據(jù)的實(shí)際模板(24)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括以下步驟監(jiān)視實(shí)際模板(24) 相對(duì)于目標(biāo)模板(23)的演變。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中計(jì)算從所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式(25 ) 和/或?qū)嶋H模板(24)到目標(biāo)模板(23)的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中生成關(guān)于所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式(25) 和/或?qū)嶋H模板(24)的反饋。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中反饋包括所述距離的可視化顯示。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用于識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式(25)的算法 包括動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW),目標(biāo)模板優(yōu)選地由數(shù)據(jù)的多維時(shí)間序列表
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用于識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式(25)的算法 包括隱馬爾科夫模型(HMM)，目標(biāo)模板優(yōu)選地以用于馬爾科夫鏈的一 組模型參數(shù)的形式被編碼。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中適用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的傳感器(20) 被用于人的肢體，并且傳感器數(shù)據(jù)被饋送到電子數(shù)據(jù)處理裝置(10)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)參考人使用適用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè) 的傳感器(20)和電子數(shù)據(jù)處理裝置(10)來(lái)記錄目標(biāo)模板(23)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在初始會(huì)話中由執(zhí)行被評(píng)估運(yùn)動(dòng) 的人，優(yōu)選在參考人的指導(dǎo)下，記錄個(gè)人模板(24)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中根據(jù)目標(biāo)模板(23)來(lái)指導(dǎo)執(zhí)行 被評(píng)估運(yùn)動(dòng)的人，指令由電子數(shù)據(jù)處理裝置(10)呈現(xiàn)在顯示器(11) 上。
13. 使用根據(jù)權(quán)利要求1的方法來(lái)評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的系統(tǒng)(1)，包括——個(gè)或多個(gè)適用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的傳感器(20)，-電子數(shù)據(jù)處理裝置(10),適于處理用于識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式(25) 和用于比較所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式(25)與目標(biāo)模板(23)的算法。 -存儲(chǔ)器(12)，用于至少存儲(chǔ)實(shí)際模板和目標(biāo)模板。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中電子數(shù)據(jù)處理裝置(10)適于 處理用于使用所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)模式(25)更新實(shí)際模板(24)的算法。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于提供反饋和/或指令 的輸出裝置(11)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)的用于訓(xùn)練人的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)的用途。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)的用于運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)治療的用途。
全文摘要
一種評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的方法，一種用于使用該方法評(píng)估運(yùn)動(dòng)模式的系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和用于運(yùn)動(dòng)障礙康復(fù)治療的系統(tǒng)的用途。個(gè)性化運(yùn)動(dòng)分析算法考慮由于訓(xùn)練或治療引起的運(yùn)動(dòng)模式的改變，并且允許實(shí)時(shí)反饋和易于理解的用于病人的行為指標(biāo)。該算法一般可以用于多種傳感器類(lèi)型、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)并且用于其中運(yùn)動(dòng)能力的訓(xùn)練或恢復(fù)是必不可少的所有應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61B5/11GK101662986SQ200880012887
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者E·G·J·M·邦杰斯, G·蘭弗曼, J·特夫魯格特, R·D·威爾曼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司