Устройство для регистрации кинематических параметров движения человека

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕИИЯ

K АВТОУСИОАИ C ТЙЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Соцюалмстмчвскив

Ресвубвнм

1ii>933077 (Sl ) Деавлмительяее к ввт. санд-ву(22) Заявлено 30.06.80 (2l ) 2948009/28-13 с присоединение1в заявка J4 (23jПриоритетОпубликовано07.06.82. Б1оллетень .% 21 дата опубликования описания 10.06.82 (S l ) M. Кл, А 61 В 5/10

3Ъвударстаакны6 квмктвт.@Фар

«е дамм вэабретевий в вирытв» (53) УДК615 47 (088,8) В. H. Безруков, Ф. B. Самойлов, A. И. Бветков, "В. И; Делов, Г, В. Агеев, М. В. Пластинин, A. К. Синицын и И. Н Нрвнков (72) Авторы изобретения

Центральный орцена Трудового Красного Знамени;ттаучноисследовательский институт протезирования и протезо троейив:. и Московский ордена Трудового Красного„Зиамййй ."" -, электротехнический институт связи = =cJ (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТ РОВ,ЦВИ ЖЕНИ Я ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам цля проведения биомеханических иссле.цований, и может быть использовано прн диагностике заболеваний опорно-двигательного аппарата;

Известно устройство для регистрации кинематических параметров движения человека, содержащее два регистрирующих канала, каждый из которых содержит оптическую систему, оптический затвор, фо1О точувствительный носитель и общий цля обоих каналов лентопротяжный механизм, связанный с фоточувствительными носителями, первый выход и второй вхоц.кажцо15 го из которых соединен с оптическим затвором, второй вхоц которого поцключен к первому выходу оптических систем, входы которых соединены между собой fl).

Оцнако при использовании известного

20 устройства выполняется стереокинесьемка, которая предполагает длительную поцготовку стереокиноаппарата и помещения, гце выполняется сьемка (обеспечення требуемого освещения обьекта и т.ц.). Кроме того, требуется длительная и трудоемкая фотохимическая обработка кинопленки; прецизионная обработка полученных кино» материалов на стереокомпараторе; построение вручную траекторий цвижения по коорцинатам.

Окснчательный вывод о состоянии опорно-двигательного аппарата (OQA) по кннематическим характеристикам может быть сделан только путем визуального сравнения траектории движения с аталоном или другой, заранее выбранной, траекторией, что в простейшем случае выполняется путем наложения изображений траекторий цруг на друга н привоцит к искажению результатов измерений.

Известное устройство не позволяет оперативно оценивать информацию о кинематическнх параметрах, что особенно важно при получении результатов в про цессе целенаправленной коррекции кинематических параметров человека (напри- мер, при протезировании), когда необхо3 9330 дим постоянный контроль э а достигаемыми результатами коррекции. В этом случае, разделение во времени процесса фиксации на кинопленку динамических параметров и прсцесса обработки полученных 5 результатов существенно усложняет анализ состояния ООА.

Uem изобретения - сокращение времени и повышение качества регистрации, рас« ширение возмакностей анализа динамичес- р ких параметров цвижения человека.

Кель достигается тем, что в устройство цля регистрации кинематических параметров движения человека введены в каждый иэ регистрирующих каналов последвательио соециненные оптический коммутатор, блок формирования реперов, телекамера и блок выделения реперов и после« цовательно соединенные датчик. дополнительной информации и блок записи цополнительной информации, а также общие для обоих регистрирующих каналов блок коммутации видеосигналов, блок подсветки,телевизи онный с те ре окомпарат ор,блок управления рв эве рт к а ми, бл ок фокусировки и трансформации, а также вицеоконтрольный блок, причем оптическно затворы подключены it ohтическим коммутаторам, вторые входы телевизионных камер подсоединены к блокам записи дополнительной информации, 36 первые выходы телевнеИонлых кцмер соединены с вхоцайи блоков выделения penepos, к первому и второму вхоцам телевизионного стереокомпаратора подключен второй выход телевизионных камер, а к третьему и четвертому вхоцам - выходы блоков выделения реперов, выход телевизионного стереокомпаратора поцключеи к вхоцу блока управления разверткой и блока фокусировки и трансформации, выход блока управления разверткой соединен с третьим

46 входом телевизионных камер, выход блока фокусировки ц трансфокации подключен к вхоцам оптических систем, блок поцсветки соединен с третьими вхоцами фоточувствительных носителей, видеоконтрольный блок 5 подключен к выходу блока коммутации вицеосигналов, входы которого связаны с вторыми выхоцами телевизионных камер, второй выход оптических систем соединен с вхоцами датчиков дополнительной пифор-5р мации.

На чертеже изображена структурная схема устройства цля репгстрации кииематических параметров движении человека.

Устройство соцержит цва кинотелевизионных регистрирующих канала, каждый иэ которых включаот в себя оптические системы 1, 2, подключенные через опти77 4 ческие затворы 3, 4, оптические коммутаторы 5, 6, блоки 7, 8 формирования реперов к телевизионным камерам 9, 10.

Второй вхоц телевизионных камер 9, 10 подключен к цеци, состоящей из последовательно включенных датчиков 11, 12 дополнительной информации и блоков 13, 14 за а си цопоюигительной информации, причем вхоцы датчиков 11, 12 дополнительной информации соединены с выходами оптических систем 1, 2,Первый выход телевизионной камеры 9, 10 подсоединен к блокам 15, 16 выцеления реперов, а вторые вхоцы и выход оптических затворов

Э, 4 связаны с фоточувствительными носителями 17, 18; ко вхоцам телевизионного стереокомпаратора 19 подключен второй выход телевизионных камер 9, 10 и выходы блоков 15, 16 выцеления реперов. Выход стереокомпаратора 19 через блок 20 управления развертками соединен с третьим входом телевизионных камер 9, 10, а через блок 21 фокусировки и трансфокации — с вторым входом оптических систем 1,2. Лентопротяжный механизм

22 связан с вторым входом фоточувствительных носителей 17, 18, а блок 23 цоцсветки — с третьим их входом; видеокснтрольный блок 24 соединен с выхоцом блока 25 коммутации видеосигналов, входы которого связаны со вторыми выходами тегювизнанных камер 9, 10.

Устройство работает слецуюшим образом в

Анализ работы устройства проводят цля одного кинотелевизиоиного канала, поскольку второй канал работает аналогичHOi

Изображение ктжтрастных меток, размещенных на теле человека (не показано), проегируется через оптическую систему 1, открытый оптический затвор 3, оптический коммутатор 8 на фоточувствительный носитель 17, который перемешается с помсицью лентопротяжного механизма 22.

Экспозиция кинопленки цроисходит аналоmmo с экспозицией в кинотелевизионных аппаратах. Одновременно через оптический коммутатор 5 и блск 7 формирования реперов изображение проецируется на мишень юдикона с регулируемой памятью (BPfI) камеры 9. Назначение оптического коммутатора 5 - разцелить в пространстве светosoN. цоток от обьекта на две фоточувствительные поверхности - мишень

ВРП и фоточувствительный носитель 17.

В блоке 7 формирования реперов происхоцит введение в световой поток специальньи знаков (реперов), которые в цаль-

033077

5 нейшем используются цля совмешения растворов камер 9 н 10, Полученный на выходе камеры 9 видеосигнал через блок

25 коммутации внцеосигналов поступает на видеоконтрольный блок 24, на экране 5 которого наблюдают траекторию движения контрастных меток. В момент окснчания движения оптический затвор 3 закрывается и лентопротяжный механизм 22 прекращает транспортировку фоточувствитель-1й наго носителя 17, однако ВРП камеры 9 продолжает генерировать сигнал, и изображение на экране блока 24 сохраняется в течение 10-15 мин (время генерации сигнала ВРП). Таким образом, применение в 5 качестве вицикона ВРП позволяет,наблюдать траекторию цвижения контрастных меток и после окончания движения. Оцнг>временно с записью траектории выполняется запись дополнительной информации, . 20 например, текущего времени, хронометража цинамики перемещения, и работы отде льных элементов опорно-цвигатеи ного аппарата (ОДА). Данная информация поступает на цатчик 11 цополнительной иифор- и мации и далее - через оптическую систему. 1 - на фоточувствительный носитель

17 .в виде оптических символов, а также через блок 13 записи дополнительной информации на мишень камеры 9 в виде эл ктрических сигналов (запись по элект ри азскому входу). Следует отметить, что наблюдение траекторий цвижения контрастных меток может быть выполнено без участия фоточувствительного носителя 17на экране блока 24, что имеет место в процессе, например, протезирования, когда важен окончательный результат и промежуточные результаты могут не фиксироваться. При необходимости сравнения полученных результатов протезирования или исследования с эталоном (или другой выбранной траекторией), обработанная фотохимическим метоцом кинопленка устанавливается на места фоточувствительного носителя 17 и после получения на мишени

ВРП камеры 9 исследуемой траектории иэображение с кинопленки с помощью бло» ка 23 подсветки проецируется через оптический коммутатор 5 и блок 7 формирования реперов на мишень ВРП камеры 9, гце накладывается на записанную траекторию, и на экране вицеоконтрольного блока 24 наблюдаются две наложенные траектории, эталонная (выбранная) и исслвпуемая. Поскольку стереотепевизионная.

55 установка весьма чувствительна к рассовмещению телевизионных растров лево-. го и правого каналов камер 9 и 10, в

6 устройство введены указанные ранее блоки формирования реперов, а также блоки выделения реперов. Ввеценные в световой поток реперы цроецируются на мишени

ВРП камер 9 и 10 и затем выделяются из видеосигналов с помощью блоков 15 и 16 выделения реперов. Любое временное рассогласование видеосигналов реперов характеризует смещение растрса относительно друг друга, что может быть определено с помощью стереотелевизионного компаратора 19 и скорректировано блоком 20 управления развертками, который управляется сигналом рассогласования стереокомпаратора 19. При совмешении растров любое рассогласование вицеосигналов несет в себе информацию о пространственном положении контрастных . меток, поэтому обработка видеосигналов с помощью телевизионного стереокомпаратора 19 позволяет опрецелить пространственное положение обьекта. Данная информания используется при анализе состояния

ОДА, а также для управления блоком 21 фокусировки и траисфокации, который обеспечивает динамическую фокусировку и пссточнный масштаб, не зависящий от приближении или удаления обьекта. С помсщью телевизиойного стереокомпаратора

19 возможи о определение пространствен-: ного положения обьекта, информация о котором записана на фоточувствительный нсситель 17 (например, кинопленку).,Пля этого обработанную фотохимическим методом кинопленку с помощью блока 23, коммутатора 5 и блока 7 проецируют на мишень ВРП камеры 9. Вицикон с регулируемой памятью переводят в режим с низким напряжением сигнальной пластины, при этом эффект запоминания телевизионного сигнала отсутствует. Полученный телевизионный сигнал с камер 9 и 10ца дают на стереокампаратор 19, на выхоце которого образуется информация о пространственном положении обьекта, которая может быть использована цпя дальнейшего анализа.

Устройство обеспечивает сокращение времени регистрации траектории движения контрастных ме ок, так как необходимость в промежуточной регистрации результатов на кинопленку отпадает, на кинопленку же регистрируются только окончательные результаты исследования, например, протезирования. Кроме того, в результате применения двух фоточувствительных носителей — кинопленки и видикона с регулируемой памятью резко упрацается сравнение полученных траекторий с эталонным. При7

933077 . 8 вертки, блок фокусировки н трансфояации, .а также видеокантрожиый блок, причем оптичэск1ю затворы подключены к апти» ,веским каммутатарам, вторыз входы телевизионных камер подсоединены к- блакам записи дополнительной инфармации, первые вьасоды телевиэисеных камер соецинены, с входами блоксв выделения реперав, к первому и втарому вхоцам телевизионного стереокомпаратора подключен вторай выход телевизионных камер, а к третьему и четвертому входам - выходы блока выделения реперов, выход телевизноннога стереокомпататора подключен к входу блока управления разверткой и блака фокусировки и трансфакации, вьцсод блока управления разверткой соединен с третьим входом телевизионных камер, samoa блока фокусировки и трансфокации подключен к входам оптических систем, блок подсветки соединен с третьими входами фотачувствитежнък насителай, видеоконтрольный блок подключен к выходу блока коммутации видеосигналов, входы которо га связаны с вторыье выходами телевизионных камер, второй выход оптических систем соединен с входами датчиков дополнительной инфармации. менение телевизионного стереакомпаратора позволяет сократить время на обработку кннометариалов, а также повысить качественные показателю фокусируемого иэображения эа счет введения динамической S фокусировки и трансфокации.

Ф ормула изобретения !

О

Устройство для регистрации кинемати-: ческих параметров движения человека, содержащее цва регистрирующих канала, каждый иэ каторьк содержит оптическую систему, оптический затвор, фоточувстви- 1S тельный носитель и общий цля обоих каналов лентопротяжный механизм, связанный с фоточувствительными носителями, первый выход и второй вхоц каждого иэ которых соединен с оптическим затво- 20 ром, второй вход которого подключен к первому выхоау,оптических систем, входы которых соединены между собой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цел ю сокращения времени и повышения качест- уу ва регистрации, расширения возмажностей анащюза динамических параметров двнжання человека, в каждый из ега регистрирующих каналов последовательно введены соединенные оптический «аммутатор, блок зй формирования реперов, телекамера и блок выцеления реперов и послецовательно соединенные цатчик цаполнительной информации и блок записи допящительной информации, а также общий для обоих регист» рирующих каналов блок коммутации видеосигналов, блок подсветки, телевизионный стереакомпаратор, блок управления раэИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе с

IJ

1 Пухов В Д. и" цр.""Методика зеркальной стереофотбкиноциклограмметрии для регистрации прастранственных координат тела человека в книге Виомеха» ника, Сб. трудов Рижского НИИТО, Рига, 1975, с. 268.

933077

Составитель Л. Соловьев

Реаактор Е. Хейфиц . Техреа Ж.Кастелевич Корректор Г. Огар

Заказ 3999/4 Тираж 714 По цлисное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по аелам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб, ц. 4/5 °

Филиал ППП Патент, r. Ужгороц, ул. Проектная, 4