[发明专利]基于图像视觉的动作捕捉方法、双目定位装置及系统

说明书

本发明提供的基于图像视觉的动作捕捉方法、双目定位装置及系统，通过对标记点位的捕捉为后续进行动作捕捉做好铺垫，利用固定在患者下肢关键点上的标记点位和针对标记点位的视觉定位及双目视觉技术实时获取下肢关键点的位置信息，对康复训练过程中保持对患肢状态进行实时检测。让医护人员从多方位角度获得患者的状态，从而做出更科学的决策。

技术领域

本发明涉及计算机视觉运动捕捉领域，特别涉及一种基于图像视觉的动作捕捉方法、双目定位装置及系统。

背景技术

实验及临床研究表明，由于中枢神经系统存在可塑性，在大脑损伤后的恢复过程中，具有功能重建的可能性。目前认为脑血管意外或者外伤导致的神经损伤引发的下肢瘫痪的患者经过正规的康复训练可以明显减少或减轻瘫痪的后遗症。

随着科技水平提高，人们可以利用自动化机械辅助设备对肢体上不能正常活动的患者进行康复训练治疗，目前在日常的家庭护理康复治疗中，国内常使用家用型的肢体运动康复仪来对受损的肢体运动恢复。它本身以以神经促通技术为核心，使肌肉群受到低频脉冲电刺激后按一定顺序模拟正常运动，除直接锻炼肌力外，通过模拟运动的被动拮抗作用，协调和支配肢体的功能状态，使其恢复动态平衡；同时多次重复的运动可以向大脑反馈促通信息，使其尽快地最大限度地实现功能重建，打破痉挛模式，恢复自主的运动控制，尤其是家用的时候操作简便。这种疗法可使瘫痪的肢体模拟出正常运动，增强患者康复的自信心，最大限度恢复患者下肢的肌张力和肢体运动。

然而，市场上现有的康复训练设备仅仅是根据需要提供了基本的重复运动需求，医护人员对患者的恢复情况仅仅是通过基本观察，询问患者以及医护经验来获得。这不利于医护人员把控患者的恢复情况，给医疗和患者造成了经济上、精神上和时间上的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于图像视觉的动作捕捉方法、双目定位装置及系统，实现的下肢关键点捕捉技术，不但为医护人员提供可靠的患肢运动分析数据源，相对现有的基于视觉的动作捕捉技术，具有设备要求低，环境要求低，架设要求低的特点，定位精度高的特点，同时满足下肢康复机器人的数据获取要求。

第一方面，提供一种基于图像视觉的动作捕捉方法，所述方法包括：

获取第N帧图像中的标定点位p；

利用预设关系和所述标定点位p在第N-1帧图像中标定点位p2以及第N-2帧图像中的标定点位p3对所述标记点位p在第N+1帧图像中标记点位Pc进行预测，其中所述预设关系为：

X_p＝2X_p2-X_p3

Y_p＝2Y_p2-Y_p3

其中，p、p2、p3为同一标记点位在连续三帧图像中的标记点位，Xp和Yp分别为p帧下预测的标定点位的Pc。

在预测的到的第N+1帧图像中标记点位Pc作为种子进行区域填充处理，填充过程中标记连通域边界并统计连通域中的像素个数，对填充区域像素个数符合指定大小连通域的种子点确定为有效候选点位，得到Pm；

在预测的到的第N+1帧图像中标记点位Pc的邻域内进行处理的标定点位Pn；

若Pm和Pn至少找到一个，则确认成功跟踪上标定点位。

利用标定好的标定点位做计算得到所有标定点位的空间坐标数据。

可选地，所述获取第N帧图像中的标定点位p之前，还包括：

实时获取涵盖所有标记点位的图像；

对采集到的图像进行图像处理得到二值化图像；