一个基于骨架的康复运动评估系统,具有旋转不变度

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 计算机视觉 计算机视觉
• 康复科学 康复科学 康复科学

背景情况:

• 对于正在接受康复的患者来说,自动化运动评估至关重要,因为他们需要专业指导.
• 基于骨架的模型是运动评估中受欢迎的,因为其易于实施,但面临着导向灵敏度和缺乏反的挑战.
• 现有的方法与人类骨方向的变化作斗争,并且对错误的运动没有提供具体的反.

研究的目的:

• 为基于骨架的运动评估开发一种新的旋转不变描述符.
• 解决当前模型对人类骨方向的敏感性.
• 引入一种可视化方法,在练习期间为用户提供纠正反.

主要方法:

• 提出了一个新的旋转不变描述符:人类骨架的点积矩阵.
• 开发了一种使用梯度加权类激活映射 (Grad-CAM) 的可视化技术.
• 引入了一个定量指标,重叠比率 (OvR),以评估可视化质量.
• 在公共数据集和自生成的推进数据集上进行了实验.

主要成果:

• 拟议的旋转不变描述符证明了对方向的绝对稳定性,即使有显著的角度扰动.
• 该方法在大多数情况下,与之前的工作相比,实现了更高的准确性和重叠比率 (OvR).
• 可视化结果有效地识别了不正确的动作,为用户提供了信息化的反.

结论:

• 新的旋转不变描述器提高了基于骨架的运动评估模型的稳定性和准确性.
• 基于Grad-CAM的可视化为康复中用户运动校正提供了有价值,可操作的反.
• 这种方法为在临床和家庭环境中自动化运动评估提供了强大而有信息的解决方案.