四川大学华西医院王俊清获国家专利权
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龙图腾网获悉四川大学华西医院申请的专利一种面向患者的无标记点运动捕捉系统、计算机存储介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121280487B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511840476.0,技术领域涉及:G06T7/246;该发明授权一种面向患者的无标记点运动捕捉系统、计算机存储介质是由王俊清;许伟;聂涌;李康;周宗科设计研发完成,并于2025-12-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种面向患者的无标记点运动捕捉系统、计算机存储介质在说明书摘要公布了:本发明属于动作捕捉技术领域,具体涉及一种面向患者的无标记点运动捕捉系统、计算机存储介质。本发明提供一种面向结构畸形或异常步态的患者的基于深度学习的无标记动作捕捉系统。该系统由同步与标定模块、姿态估计模块、预测模块、报告模块和隐私与数据管理模块组成。其在免贴点条件下实现高精度、无侵入性的三维运动捕捉。本发明系统无需粘贴标记点,减少了对患者的干扰,对采集场地、相机数量、受试者着装等方面适应性较高;采用多视角几何与深度学习结合的方式,在硬件成本较低的条件下仍可实现临床精度的三维姿态重建;本地化推理与匿名化数据存储的技术方案有效降低了患者隐私泄露风险,适用于医院门诊、康复中心等多种应用场景。
本发明授权一种面向患者的无标记点运动捕捉系统、计算机存储介质在权利要求书中公布了:1.一种面向患者的无标记点运动捕捉系统,其特征在于,其包括以下模块: 同步与标定模块,被配置为,相机同步采集受试者的多视角视频流,通过张氏标定法求取相机的内参与外参; 姿态估计模块,被配置为,相机同步采集的视频帧图像输入二维姿态估计模型,获得概率热图,输出受试者下肢关键点在图像中的二维坐标和置信度分数,多视角图像中的二维坐标、置信度分数或概率热图、相机投影矩阵输入到三维姿态估计模型,获得三维下肢骨架时序数据;所述相机投影矩阵为内参矩阵和外参矩阵的乘积; 预测模块,被配置为,三维下肢骨架时序数据输入运动学与动力学耦合的多任务预测网络,输出三维地面反作用力向量随时间变化的曲线、临床评估指标; 所述运动学与动力学耦合的多任务预测网络采用图卷积网络与Transformer结合的架构,通过基于生物力学约束的多任务损失函数优化得到; 所述基于生物力学约束的多任务损失函数的公式为: 其中,Ltotal表示所述基于生物力学约束的多任务损失函数,Lprimary表示针对各个独立预测任务的标准损失函数之和,Lbiomechanics表示基于物理定律和临床知识的耦合约束,λbio是一个超参数,用于平衡基础任务学习和生物力学约束之间的权重; L primary的具体形式为:, 其中,w1、w2、w3分别是各任务的权重系数,LGRF表示地面反作用力预测损失,HKA表示髋-膝-踝角预测损失,KL表示膝骨关节炎KL分级预测损失; biomechanics的具体形式为: 其中,分别是各自约束项的权重系数,kd为预测模型直接预测的地面反作用力GRFpred与根据运动学推算出的力calc之间的均方误差,为预测模型对某指标的直接预测值,与通过一致性函数推算出的期望值之间的差异; 的具体形式为: 其中,表示KL分级损失的权重参数,表示预测模型预测对KL分级的预测值,表示从预测的髋-膝-踝角和预测的膝内收力矩推算出的KL分级的期望值,表示髋-膝-踝角损伤的权重参数,表示预测模型预测的髋-膝-踝角,表示从预测的KL分级和预测的膝内收力矩推算出的髋-膝-踝角的期望值。
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