者所對(duì)應(yīng)的非線性步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)知識(shí)嵌入到動(dòng)態(tài)估計(jì)器中， 把待檢測(cè)帕金森癥患者的步態(tài)特征數(shù)據(jù)與這組動(dòng)態(tài)估計(jì)器做差，形成一組分類誤差，根據(jù) 最小誤差原則將待檢測(cè)帕金森癥患者的異常步態(tài)檢測(cè)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)帕金森癥的輔助檢測(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助篩查帕金森癥的異常步態(tài)識(shí)別方法，其特征在于，在步 驟1和4中，采用步態(tài)分析數(shù)據(jù)庫(kù)PhysioNet，通過(guò)放置在試驗(yàn)者鞋底的壓力傳感器來(lái)采集 人體左右腳各8個(gè)對(duì)稱位置的足底壓力特征數(shù)據(jù)，選取其中差異最為明顯的兩組左右腳對(duì) 稱位置的足底壓力特征數(shù)據(jù)，構(gòu)成一組足底壓力特征變量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助篩查帕金森癥的異常步態(tài)識(shí)別方法，其特征在于：步驟2 中，未知非線性步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模如下： .V = /；，(.V； p) + V'(.V； /;) 其中，X = [X1，…，Xn]Te Rn是步驟1提取到的足底壓力特征變量，P是系統(tǒng)常參數(shù)值， η為足底壓力特征變量的維數(shù)； F(x;p)=[〖々…，···，匕^卩斤是光滑且未知的非線性動(dòng)態(tài)變量^表了健康正常 人和帕金森癥患者的步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，V(x ;P) = [V1U ;P),…，Vn(x $)]7是建模不確定項(xiàng)，將 二者合并為^^;妁:=^(.\〃)+41/;)，并定義為一般非線性步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)； ⑵設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器用于辨識(shí)：機(jī)^·;/)) = !^#;/)),…，^^-;/))]'': 采用動(dòng)態(tài)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器，動(dòng)態(tài)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器形式如下： x = + ，其中X = P1，…,文"]是選取的足底壓力特征變量；A = (Iiaglia1,… ，an]是對(duì)角矩陣，％是設(shè)計(jì)的常數(shù)，滿足0 < IaiI < 1，⑴= …龍'(..說(shuō) 是動(dòng)態(tài)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)逼近未知的一般非線性步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài); S(X)= [S1 (IIX- ξ i II，···，sN( IIX- ξn II ]τ是高斯型徑向基函數(shù)，N> 1是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)數(shù)目，ξ馮 神經(jīng)元中心點(diǎn)，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值吃的調(diào)節(jié)律如下： Wi = -Γ,5(λ-)χ -σ.Γ^ , ? = 1,···,η, 其中，i表示η維足底壓力特征變量中第i維變量，無(wú) x,是狀態(tài)誤差，ri= Γ iT > 〇, σ i> 〇是調(diào)節(jié)律的調(diào)節(jié)參數(shù)，動(dòng)態(tài)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值木的初始值A(chǔ)(O) = O ; 步驟3中建立常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)R7S(X)的具體做法： 根據(jù)確定學(xué)習(xí)理論，沿步態(tài)系統(tǒng)特征軌跡的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元滿足持續(xù)激勵(lì)條 件，其權(quán)值收斂到最優(yōu)值，取權(quán)值收斂后一段時(shí)間內(nèi)權(quán)值的均值作為學(xué)習(xí)訓(xùn)練結(jié)果，并利用 這些結(jié)果建立常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RWr)，所學(xué)到的步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)知識(shí)以常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值 的形式存儲(chǔ)，構(gòu)成一個(gè)訓(xùn)練步態(tài)模式庫(kù)；所述常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值爐由如下式 子表征：$ ="^/7, P ，其中，[ta，tb]代表常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值在完成向其最優(yōu)值收斂的 過(guò)渡過(guò)程之后的一個(gè)時(shí)間段，這樣使得仍(x;P)可由常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行局部準(zhǔn)確逼 近： 奶(X: /))=沙/ 5⑴+心，其中，ε i2是逼近誤差； 步驟5中分類檢測(cè)，具體如下： 根據(jù)訓(xùn)練步態(tài)模式庫(kù)中健康正常人和帕金森癥患者的常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，構(gòu)造一 組動(dòng)態(tài)估計(jì)器，表述如下： f=-Mf-xJ + W^Ts^)， ? = 1,…,n，左=1,..·，Μ， 其中，x i為動(dòng)態(tài)估計(jì)器的狀態(tài)，b i為動(dòng)態(tài)估計(jì)器參數(shù)，χ ti為測(cè)試集中待檢測(cè)帕金森癥 患者的步態(tài)特征數(shù)據(jù)，k表示M個(gè)訓(xùn)練模式中的第k個(gè)訓(xùn)練模式，M為訓(xùn)練步態(tài)模式庫(kù)中的 模式總量； 將測(cè)試集中待檢測(cè)帕金森癥患者的步態(tài)特征數(shù)據(jù)Xti與這組動(dòng)態(tài)估計(jì)器做差，得到如 下的分類檢測(cè)誤差系統(tǒng)： Jik=-^Z1 +W1kxSi(Xtl)-^(x;p) , z' = l,···,?, 其中，無(wú)/-?是狀態(tài)估計(jì)誤差，計(jì)算歹/的平均1^范數(shù)如下： Z,k(t) τ Χ·{τ)?τ , t>Tc, 1 TcJt-Tc 其中，T。表示步態(tài)周期； 分類檢測(cè)策略如下：如果存在一個(gè)有限時(shí)間ts，s e {1，…，k}和某一 i e {1，…，η}， 使得龍/(，)| <龍/(〇|對(duì)所有t > ts成立，則出現(xiàn)的待檢測(cè)帕金森癥患者的異常步態(tài)模式被 分類檢測(cè)出來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輔助篩查帕金森癥的異常步態(tài)識(shí)別方法，其特征在于：所述 的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的調(diào)節(jié)律是根據(jù)李雅普洛夫穩(wěn)定性定理和確定學(xué)習(xí)理論來(lái)設(shè)計(jì)，使?fàn)?態(tài)誤差與權(quán)值估計(jì)都有界，并且指數(shù)收斂，其中，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值收斂有兩種情況： 第一種情況：沿步態(tài)特征回歸軌跡的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元滿足持續(xù)激勵(lì)條件，其權(quán) 值收斂到最優(yōu)值的小鄰域內(nèi)； 第二種情況：遠(yuǎn)離步態(tài)特征回歸軌跡的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元不受激勵(lì)而不被調(diào)節(jié)， 其權(quán)值近似為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輔助篩查帕金森癥的異常步態(tài)識(shí)別方法，其特征在于：對(duì)一 般非線性步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)局部準(zhǔn)確建模可由如下公式表示： = IV/ S(x)+ ει? - 其中，ε η是逼近誤差；這里的局部準(zhǔn)確建模是指通過(guò)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)沿步態(tài)特征數(shù)據(jù) 的內(nèi)在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)軌跡的逼近，而遠(yuǎn)離軌跡的內(nèi)部動(dòng)態(tài)則不被逼近。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輔助篩查帕金森癥的異常步態(tài)識(shí)別方法，基于提取的步態(tài)足底壓力特征，對(duì)健康正常人和帕金森癥患者的步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、辨識(shí)；建立常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；利用常值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建動(dòng)態(tài)估計(jì)器，基于健康正常人和帕金森癥患者的步態(tài)模式之間在步態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)上的差異，根據(jù)最小誤差原則區(qū)分帕金森癥所引起的異常步態(tài)和一般健康人群的正常步態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)帕金森癥的輔助篩查檢測(cè)，本發(fā)明通過(guò)安裝壓力感應(yīng)地板系統(tǒng)或穿戴帶壓力傳感器鞋墊的特制鞋子，獲取足底壓力特征，可以方便簡(jiǎn)單、非侵入地區(qū)分帕金森癥所引起的異常步態(tài)和一般健康人群的正常步態(tài)，實(shí)現(xiàn)家庭成員的日常步態(tài)監(jiān)控和帕金森癥的輔助篩查檢測(cè)。
【IPC分類】G06K9-00, G06K9-66
【公開號(hào)】CN104834888
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410733476
【發(fā)明人】曾瑋, 王穎
【申請(qǐng)人】龍巖學(xué)院
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2014年12月4日