(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210938992.7 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 山东体育学院 地址 250102 山东省济南市历城区世纪大 道10600号 申请人 武汉体育学院　 武汉中体智美科技有限公司 (72)发明人 刘鹏　钟亚平　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 王琪 (51)Int.Cl. G06V 40/20(2022.01) G06V 20/40(2022.01) G06V 10/82(2022.01)G06V 10/74(2022.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种实时生活场景步行稳定性评估方法 (57)摘要 本发明公开一种实时生活场景步行稳定性 评估方法。 本发明针对现有技术的不足， 提供一 种基于双摄像头的人体步行稳定性评估方法， 实 现对人体步行稳定性进行评估， 当发现稳定性较 差人群时， 及时预警， 给予重点关注， 防止跌倒。 基于视频的运动捕捉技术可以分为接触式运动 捕捉技术和非接触式的无标记 运动捕捉技术。 由 于接触式运动捕捉技术需要在被捕捉目标的身 体上放置特制的标记， 会干扰被捕捉目标的动 作， 而且使用复杂， 因此本发明采用成本低、 易用 性强、 非接触式的无标记运动捕捉技术。 然后运 用无标记点视频解析技术获取人体步行运动数 据。 权利要求书3页 说明书11页 附图4页 CN 115376206 A 2022.11.22 CN 115376206 A 1.一种实时生活场景步行 稳定性评估方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 基于PTP协议实现两个 摄像机间的高精度时钟同步； 步骤2， 通过标定板， 以同步时间戳定义同一时刻， 通过张正友标定方法标定每一个相 机的固定内参， 建立两个相 机的姿态关系， 并通过特征标定杆在拍摄位置的挥舞和 放置实 现对拍摄位置三维坐标的自动化标定； 步骤3， 利用双目相机对待评估对象进行连续拍摄， 基于拍摄的图像实现人体运动跟 踪； 步骤4， 参考BVH人体骨骼模型， 将每一个需要估计的关节点， 定义为一种姿态类别， 训 练现有的卷积神经网络； 步骤5， 针对拍摄的运动视频， 基于训练好的卷积神经网络获得所有关节点的姿态类别 概率图； 步骤6， 通过实际运动过程中的人体关节约束对姿态类别概率图进行修正， 所述姿态类 别概率图即关节点热图； 步骤7， 获得关节点热图的相似性度量， 从多人运动场景中将跟踪目标和其他目标区分 开来； 步骤8， 针对关节点热图， 使用巴特沃 斯低通滤波器去除人体关节点的高频 抖动噪声； 步骤9， 使用统一标记对多人运动场景中的跟踪目标个 体进行标记； 步骤10， 利用DLT三维重建方法进行空间位置计算， 实现人体姿态的三维重建； 步骤11， 运用定标后的三维人体模型， 提取人体各部分运动学参数， 参考BVH人体骨骼 模型和据国家标准GBT  17245‑2004中的表A.3确定每一体段的质量系数和质心位置系数， 确定每一体段的质心位置； 步骤12， 根据每一体段的质心位置， 计算人体重心CM位置， 零力矩点ZMP位置， 质心力矩 枢轴CMP位置； 步骤13， 根据 步行过程 中ZMP、 CMP与CM地面投影点的偏离程度， 定义并计算人体稳定系 数， 据此判别人体行 走过程中的稳定调节能力。 2.如权利要求1所述的一种实时生活场景步行稳定性评估方法， 其特征在于： 人体重心 位置计算公式如下； 为身体各部分质心位置矢量， 可由双目摄像头提取数据获取； mi为人体各部分的质 量， M为人体总质量， 人体各部 分的质量系数， 可以通过文 献查得； n表 示身体的各个部 分； 该 公式中不需要知道mi和M的具体数值， 因二者之比即为人体各部分的质量系数， 由公式1计 算得到 即人体的质心位置 矢量。 3.如权利要求2所述的一种实时生活场景步行稳定性评估方法， 其特征在于： 零力矩点 ZMP位置的计算公式如下； 其中 是关于零力矩点ZMP的地面反作用力力矩的水平分量， G.R.权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115376206 A 2指地面反作用力， horizontal是地面反作用力产生力矩的水平分量， 代表零力矩点位 置矢量； 公式2意 味着从地面施加在身体上的关于ZMP的合力力矩总是垂直水平方向的， 或 平行于重力加速度g； 零力矩点ZMP可以定义为地面上由惯性力和重力引起的净力矩沿水平 轴没有分量的点， 即： 其中Inertial指惯性力， 也就是人体运动所产生的惯性力， gravity指重力， 总体就是 惯性力和重力产生的总力矩的水平分量； 根据公式2， 如果除地面反作用力和重力外 没有任 何外力， 则重力围绕点ZMP产生的力矩的水平分量 等于关于ZMP的全身力矩的水平分量， 即 其中 为重力加速度矢量； 使用人体各个部分动力学的详细信息， 公式4可以重写为 其中 为身体的第i部分关于该部分质心的转动惯性张量， 为第i部分的角速度， 代 表身体各部分的加速度矢量， dt 代表对时间求 导； 由公式1可知 带入公式5， 并将力矩矢量在x,y方向分解可 得： 其中， 矢量叉乘方向符合右手螺旋定理， 为垂直方向人体质心的加速度； 由公式7、 公式8可求得ZMP点的横坐标和纵坐标， 令 且 其中 为人体质心加速度矢量， 考虑矢量方向及叉乘后矢量的方向， 将叉乘积展开可 得： 其中 和 为关于中心的力矩 在y和x方向的分量， Fx， Fy， Fz分别 是代表外力在x,y,z方向的分量。 4.如权利要求1所述的一种实时生活场景步行稳定性评估方法， 其特征在于： 质心力矩 枢轴CMP位置的计算公式如下； 质心力矩枢轴CMP定义为平行于地面反作用力的线并穿过CM点与外部接触面相交的权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115376206 A 3