Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Iranian Journal of Biomedical Engineering 7 (2013) 21-37
Corresponding author
Address: School of Electrical and Computer Engineering, University College of Engineering, University of Tehran, P.O.Box: 515-14395, I.R. Iran, Postal Code:
1439957131, Tehran, I.R. Iran,
Tel: +982188024924
Fax: +982188778690
E-mail: [email protected]
12
Classification of elderly subjects to fallers and non-fallers using a novel set of
features extracted from gait frieze pattern
Z. Gandomkar 1, F. Bahrami 2*
1M.Sc., Biomedical Engineering, Motion Control and Computational Neuroscience laboratory, School of ECE, College of
Engineering, University of Tehran, [email protected] 2Associate Professor, University of Tehran, College of Engineering, School of ECE, Motion Control and Computational Neuroscience
laboratory, Control and Intelligent Processing Center of Excellence (CIPCE).
_______________________________________________________________________________________
Abstract
Changes in gait pattern are early symptoms in many disorders such as balance and control problems
resulted in fall among elderlies. This paper aims at proposing a new set of features extracted from Gait
Frieze Pattern (GFP) in order to classify seniors to fallers and non-fallers. For indicating the
effectiveness of the presented method, the algorithm is used for recognition of different type of
abnormal gaits. The introduced method consists of three main steps: extracting the subject from
background, generating GFP and aligning them, and building the proposed image from GFP by
thresholding followed by morphological operations. For evaluation of the proposed features, video
sequences are collected from 8 elderly fallers, 8 non-fallers, and 8 youth while performing standard
Timed Up and Go (TUG) test. In addition to TUG test youths are asked to walk fast and pretend to
walk with 6 different types of abnormalities (limping, waddling, anterior- posterior sway, lateral sway,
dragging, steppage gait). For finding correct classification rate, each time one data is considered as test
and others as train and label of train data with the most similarity with test one on the score of
normalized cross correlation is assigned to test data. Comparing to conventional TUG test, correct
classification data is improved around 20% for faller detection. In addition, correct classification rate
for detecting of different abnormalities in gait is approximately 90%.
Key words: Gait Analysis, Gait Frieze Pattern, Elderly Fallers, Gait Classification, Abnormal Gait Detection,
Timed Up and Go.
DOI: 10.22041/ijbme.2013.13054
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
33-21، 1312 بهار، 1، شماره هفتم، دوره زيستيمجله مهندسي پزشکي
دار مکاتباتعهده
1345599141: پستيکد ، کامپيوتر و برق مهندسي دانشکده تهران، دانشگاه فني هايدانشکده پرديس احمد، آل جلال تقاطع از بالاتر شمالي، کارگر خيابان تهران،نشاني:
[email protected]: پيام نگار ،981-22992759 دورنگار:، 981-22983583 تلفن:
22
تفکيک سالمندان با سابقة زمين خوردن از سالمندان بدون سابقه زمين
استخراج شده هاي جديدويژگي خوردن با استفاده از دسته
از الگوي متناوب راه رفتن
*2، فريبا بهرامي1زيبا گندمکارکنترل و علوم اعصاب، دانشکده مهندسي برق و بيوالکتريک، آزمايشگاه موتور ،آموختة کارشناسي ارشد مهندسي پزشکيدانش1
[email protected] دانشگاه تهران، تهران هاي فني،پرديس دانشکدهکامپيوتر،
آزمايشگاه موتورکنترل و علوم اعصاب، قطب علمي کنترل و پردازش هوشمند، دانشکده مهندسي ، دانشيار، گروه مهندسي پزشکي2
هاي فني، دانشگاه تهران، تهران.دانشکدهبرق و کامپيوتر، پرديس
_______________________________________________________________________________________
چکيده
براي مثال مشاهدات متعدد دلالت براين دارند که نحوة راه کند.ها نحوة راه رفتن تغيير ميبا افزايش سن و يا بروز برخي بيماري
ن در سالمنداني که سابقه زمين خوردن دارند با افراد سالم متفاوت است. هدف اين مقاله ارائة روشي برمبناي تحليل حرکت رفت
بندي سالمندان به افراد با سابقه و بدون استفاده از نشانگر براي طبقه فرد مورد آزمايشبا کمک تصاوير ويدئويي اخذ شده از
نوع 8بندي منظور نشان دادن کارايي اين روش، از آن براي طبقهزمين خوردن است. بعلاوه به زمين خوردن و افراد بدون سابقه
زمينه استخراج و الگوي متناوب محاسبه از پسفرد مورد آزمايش شود. در روش ارائه شده، ابتدا راه رفتن غيرطبيعي استفاده مي
شناسي )مورفولوژي(شکلتراز شدند و با استفاده از عملگرهاي همگذاري بر الگوهاي متناوب، اين الگوها شد. سپس با آستانه
براي شده استخراج هايويژگي کارآمدي ميزان سنجش منظور تصوير جديدي بر اساس الگوهاي متناوب ايجاد شد. به
تصاوير ويدئويي انجام تفکيک آنها از افراد جوان، و سالمندان بدون سابقه و افتادن سابقة با گروه دو به سالمندان بنديطبقه
علاوه براي به .شدآوري جوان سالم جمع 8سالمند بدون سابقه و 8سالمند با سابقة زمين خوردن، 8آزمون برخيزوبرو از
3شد تا علاوه بر راه رفتن معمولي و تند، به انجام غيرطبيعي از جوانان خواسته و طبيعي گروه دو به رفتن راه نحوة بنديطبقه
زانوي رفتن و راه کشان کشان و طرفين، جلو عقب به تلوتلو وار راه رفتن، اردک نابهنجار شامل لنگيدن، ختلف راه رفتننوع م
آن شباهت و شده گذاشته بيرون آزمون عنوان به هاداده از يکي بار پس از اعمال روش پيشنهادي، هر بلند راه رفتن تظاهر کنند.
بيشترين آزمون ايحاشيه الگوي که ايداده به مربوط گروه برچسب شد و سنجيده بهنجار يهمبستگ کمک به هاداده ساير با
بندي برپاية زمان کل آزمون صورت برخيزو برو متعارف طبقهشد. در آزمون داده نسبت آزمون دادة به داشت، آن با را شباهت
کمتر از روش متعارف برخيزوبرو دارد. %22دود گيرد. در اين پژوهش ما نشان داديم که روش پيشنهادي خطايي در حمي
است. %12شد که خطاي روش پيشنهادي در تشخيص انواع راه رفتن نيز حدوداً علاوه در اين پژوهش نشان داده به
راه رفوتن بندي انوواع راه رفوتن، تشوخيصتحليل راه رفتن، الگوي متناوب راه رفتن، سالمندان با سابقة زمين خوردن، طبقه ليدواژگان:ک
غيرطبيعي، آزمون برخيزوبرو.
DOI: 10.22041/ijbme.2013.13054
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�����8����������
1Fall 2Nursing Tool 3Task 4Clinical Tool 5Tinettii Gait Scale 6Tinetti Balance Scale 7Tinetti Mobility Scale 8Berg Balance Scale (BBS) 6Functional Gait Assessment 10Inertial
!�
�" ���1�
" �=>��&�' � ���?=) �"� �@AB����C%�,�D+���#D�E!� �&����&�D'
�.���DD=(,��FFF � �F� ����GDD�,�&�DD' � �������DD#���#DD�E!�
� �=)�����=������� �2�H+�����(���+� �F���&�D' � ����D*� ���
�,��#�E!� ����?=) �"� �IJ$��C���/���&�'�" �����KL��M
���F��
������& � ���M�� /��?,��C�C��� ��'����D��NA)�����M��A�
COB�A������C=#+�������%�&�P��Q�R���& ��/'�� � �H+ ���
A,�Q��� /������.���� �����=S�-�S���� �=)���,G,�% T2FU����
�C��V��=���?��+��(���+�C+��'���,W����<6� � ���+��%��X�
�C%��+��S%� ��X��@Y�����+P�� � �� /D��?,�F���D�?����ED,�
��&�%��(���+�������=$89��C���+39� R��D,�����D+ T:;3FU�
�W��E)����(���+���,� �� /��?,��V/�����D!������'�D,���CD�
�C��+�� �D=)����D�����(���D+���D>��H,�D+�.���D%���.�& �D)���
�Q��=���.�� � ��.�?(Z�'(�E'P�)�E�����,��� /D��?,��C���
" �/%���C����(���+��$��'���,�@�B��H�. �.�C���(�[���\DQ�
��+� �H+��"��W'.]!�����&�'���"�/D��?D��� �& ����&�'
/��^�_%��FH�'��?���W'.]!�'���C�/��C�C#%�� ����D+�&�D'�
"�(���C=) �C=) �HK��� /$��C� �������H�D+���D!����D���WD!�
�,� . ����(`. ��,� /�FW!�(��, /�����@�`���+�"�(���
:2��R �HK��� /$��� ������=$����(���+<9���+��@#D$��
�(' F
�����SA=J,� �E�����&���� ������IJD$��.����(���D+� �� �K�
������(���+P��+�H+��"��� ��($!�� /��?,�F���?���� � �ED�
�,aA��b �/%���C+� ���/��� � � ��YF�c.��P=+ ��CD�� � �)�P��+��
C,�($+�!�d /R�&��,�e��J=+��((�F������ ��D�����Df,���/D(Q�CD
���Y� �)�����g�����C�.�� �� &�C_��+���%�DhQ�iKj���.
C(,��@,�/Q����+������HD+��� /D��?D,����+����D�=������� �D=)�
,�W��E)���(���+�����T6�<�FU����� �ED���C=D+ �?D���CD�g�kR��
& �=+�!:��,�C=S�� /�F�,�C=+ �?���������f,���/(Q�C����CD���/D�
& ��($!��/,���l?��=$(. �.�?>)�.mn����D�=���C�� ���" ����
�L>%�@,�/Q��op��iA=J,��A�� �?,������ /D����� ����(���D+
H+��" ����+ ��FiKj�@,���@,�/Q�?����PDZJ� �����%�hQ�
?,��� /��I�%���ALY� �"� �I�%��?=) � ��S=D+���� �K�" ��
���@��DD+.��DD#���&��DD�"� �IDD�%��?=DD) ����.�DD� ���& ��DD�
?+� ��� �>)���=$����89���ID�%�.� ���D+� ����D�Q�����=��(D�
H+�F��
�����q. � ���D,��(���D+����"�%����/,��� �)�^. �&�'���D'�/�
@K)�X�4�H���&�(L,���.��' �^�_%��� ���WD!����iDA=J,�&�'
"��%��(���+� �)�C��/,��� �"���?K���,�&��' �F���iD��K���D
"��%�?���&���C%�=+���,����� ��� /��?,�����=����' /��F�C
�/,���?���(��� �E���'3��,�C=S�� /�T7;5�FU�/,������(��D�&�'
�����,����C��"��� ��($!�d�K��k,� ��SA=J,���D,��'����CD���/D�
�=(��?=) �"� ��/,��6���D=(��� �DK���/,����<���Y����D%��.��HDA
�=(��H���7���r�D�� �DK���/D,����8���"� �& �D#A�Q��/D,���.��
?=) 5� ���" ���F��
�����q. �@,���^/+�C=+ �"�(_(+������%�� �C��H+�����'��&�'
������s�D�� /D��CD�.��(���D+�d������������� ��&���iA=J,
��HDD+��"�DD��" �S=DD+��.��?=DD) �"� �"/DDB%F������" �S=DD+����DD#,�
"�(_(+��'&�SA=J,���m��(%�,t/#>���' T29�22U��u�=�N(+�'
T2:U��"�(_(+��'&����"���D%���D��D(=L,����D=J��&�D�29 T24�23U��.
? . T26�2<U�+ �� /O(,�C��c��� ��)�� �?=) �"� ���� /D�.
� �F��
������� � �"�D����v� �E�����C=+ ��'&��H� .�DB,���D'����(=D>'�F
�E�&���� ��� � �)��j.�C,�($+�!�X��w�+����C����,�((���
�'��/����,��������D,�@D�#��XD�E!��D�� �=+�!�x+/���.��%/D�
��� ��y+�(,����=+ ��� �H,�+�(=>'��'F��S=����c,�&��C���%�
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
������������� ����������������������������������� !��!��"�#��
11Interpretation 12Calibration
!o�
�����g������"���C=)���,�\Q�� ����Dk����D#,��C�� /����
� /�.���%�AAB��.�����C=�� ��&���� �K���j.���� �D)��xD+/�
��%�, � ����%�^�_%��/� F��C��D�?���,�D*('� �ED�������(���D+�CD�
�=>&��/,���^�_%����#,��.�H+��'&� ��%�� �^. �P=+ ��� �(=+�
�,� /�F��/,���'&�(Q�H�+�C�^. �P=+ ��������D!��=D$�W
�,�%. �" �=D>�� � ����z�������D,�&���t���/D�E)�.���#D�E!��D'�
�% � �F�.����D�?���/D,������"�'�D$,�xD+/��ED%��D'���"�D�%��D� � "�
�,��%/�H>%��(Q�{�,���� � �"��%��/('��!����.�".�K'����
�/,���?�����'%�/�� �>����%��C��& /��CW��,��� /,� ��)�����
�,�|�}(,��/,���P,� ���%/��F�/,���^/+�P=+ ��';�D' � �C�P�
"��� ��($!������%�;�C=+ �e��J=+����L% �C�&�H���������D��D'
,�+����" �S=+��C%���D'�����CD���D%�����"�(_(D+�w�D+���D����(=D>'��D'��
�,��(��F�C(�E'�@� �C��/���� P���?�C%�,�+�'��HY.��� /���
�"�(_(D+�y}%���D'�����z!�D>S�&22���̂ �D��" � �~�D%�������@DR��
"�(_(+��%�, � ���&����'��(,��%�.&����%�@AB��C�'&�$�=�
G'��^���b � ��@������/(�����" �S=+��C����?�C%�,�+����D,� ��'
%�, � ����H+��~�%�F��
�����H� .�B,�C�C�/�����'&������CD���D+ �d .�Dj�"�D����v
�. ��yQ�C��^/+�b �/%������'&���"�D����v�q. �&��D��&�D'
�C=+ �?������C=���%�� ���,������K=D>,� ��D)��IJD$�� ��D%�/�
� �>�� /��?,�������$*'F���Y�.� ��/('����)��. ���C�
������� ���� �+�C��" /�" �S=+��@�Y���C�e�=���.�_(+�.2:�
'�*$��,���xB,���������C=���%�s�����y}%�&�'�*%�$%���
��&��W��,��� /,� ��)���%/HY.�.��(�������L%������D�]�.�.��
��CD�L�� ���/DLY�@�Y�H+�>��.������w�D>����D���C=D�� �&�D(
�,��[ /��,�".�Q�C�R� ���/�C%�,�+�?(`�C�� ��d /�&�������
C%��� ��'&������� ���" �S=+��E%��(��/'���=��� �� /��?,�
��&�����ED��d /DR� �.��D((����D+ ��H,�+�E���,.�,��DY��^�d�
�=LY��,� /��"�$��%��F��
������W'.]!�?���. ��c������ ��&��]�.�e��J=+�����D'����CD
C�L�� /O(,�(&��?=) �"� ���D����(���+����� /D��?D,��P��D+.�
�G��+����(���+�,� ��($!��(�F��CDK��k,�?��� �����PD��!��D��D�.
���&. ��D�"�D��y}%��*%�$%����" �S=+���.��.���/}��q�� �!
C�L��&��������������?D,��P��D+��D� ��D)��.�G��D+����(���D+�&�D(
�� /���� ��($!H+��"�F�XD�E!������CD�CD�/���D�t���/D�E)�.
�]�.��'&�%�,��;��#,%���X���(+�.;��/DB%���D� ����C�b��"�
,�H+ �C� �)�?=) ���% .�;���� ����(���D+�� /��?,�����=��
��� ����,��((�F�C%�,�+�C_=%� ���D'������D(L,��D�CD�&���q�� �D!
���.�}�/���.����,�@�Q�H����((����]�.����'���D�XD� E%�C
C`�����X�E!�,� ���C��[ ��,�e��J=+��(��F��
������Y�.� ����& ��(D$!�q. �PDk� �G=� /D*���������@�=D>,�&�D'
����& . .���/D}��C��H+��?=) �"� �@AB��&����*%�$%���. ��D'
H+��&�K�F�,��+ ��?=) �"� �C#(���C�C�/�����_(��� ���[ /D�
���HD+����D��DA��H�����+ ��.�@#��e��J=+���|�'�F��?D��
�?$!�d�K��k,� ��+ ����H+��?#�,&���HD�/'�IJD$���
J$�I���*��#�����".����(`����. � �,���������!�������/D����
?=) �"� �&�'��)�e��J=+���.�' � �����&��(���� �D��d /R�F
��(���+�".���C+�IJ$�� /O(,�C�?=) �"� ����W'.]!�?���
���/����=(��".���.��C��+��.���(���+��� /��?,��P��+��
��D,�" �S=+�� /D��F�CD����CD�V/Dj/,�".�DQ�����PDk�� ��DA�� /D�
W'.]!���D,� ��Y��(���&�'��C=D+ �.� �D���D�]�.����&����CD���D'
�,�e��J=+���,��C��/�,�d�Q�����%/�H+��?=) �"� �&�(F��
������ADR��@� ���q. �u�DJ=%������D,�� ��*%�D$%����@�=D>,����/D�
�iKj����vq. �'&��HD>%� ��*%�$%�C��!��[����CD����D`��yD}%
�*%�$%��'�&��� /,� �)W��,����+ �� /,;�����D���s/D}J
�����(���+����.� ��;���!���(��D�/��%���HD+���L%�D,��.�CD(�E'�F
C��".�Q�*%�$%�?���y}%��� � �D)��KL��H����H+��?#�,��'
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�����8����������
13Silhouette 14Frieze pattern 15Timed Up and Go (TUG) test 16Pathologic 17Mahalanobis 18Otsu
!p
�����q/J=+ �E%�(�F������& ��D)��HD�����D+ �� �?D(Z�'
���� /���(%�,;�C���$%�y}%�"������=J+�C�,�� ��'���(' ;�
H+��?#�,�G�/��@#$,� �` �Fq. �C=L���C��*%�$%�&� � �&�'
�HY �@� ��%�� ������#�E!� ���(Z�'��(���d���B��.��@D�Y
�(=>'�C�/�F
�����q. ���e��J=DD+��&��DD�?DD$!�d�DDK��k,� ��DDSA=J,�&�DD'
H+��"��� ��($!���]�.�Fq. �?�����������q������L% �C��'
��(=>'�H�������� �bm/+�����,�X����|�'�.���?D�J���'
H���H+����$� ��($!���,�&�'T27�FU���P'�D+��D*� ��D��24�
���@��DL��&�h)�C�� ����[" ���e��J=+��� �H�������� �bm/+
�,��C� /)�{�f,���� �.��%���,�H����@AB��C�����%�� �!T28�FU
" �!�q. �����*� �&������D,��b�/D�����'� ��';���?=D) �"� ���D#,
,��� /,� ��)��W���,��+ ��� ��((�T25�FU��?D���& ��($!�q.
�,� ��Y�����P=+ � �C���,� ���Fq. ���,������?D���iA=J,�&�'
�u.�D(=,�&/*������+�C��,��C=+ 23����� �"�D�� ��(D$!�?=D) �"�
PK��k,T25�U������ �HD����� /D��.�D(���D'/*���?���C����`�[G=)
�,���$%�u/�� �>��(' ��P(�E'�����?Q� �.���e��J=+����D'
H+��~�%�� �>�F��?D������&�������]�.�C=+ �W'.]!�?���
�,�e��J=+���'/*��� /��F�������D�]�.�C=D+ ���� �D��PD>���,�&��D
q. �.�"���e��J=+�������?D,����D�=�����D�� �� � /D�/,�&�'
��������(���+�� /�� ��)�� ��%�=+���(����/,���C�����C=+�/�
.�.E��26��(' �^�_%��� F��
����������D�]�.����" �S=D+���D�".�DQ���� �G'�/��C#%�(Z�'���&�D'
C�L�� �& ��($!���]�.�?����������(���+�&�(�C�L�� ��'��&�(
���D���D'�/��" �S=+��E%��KL��M�.��KL��?=) �"� �F��?=D) �"�
& �DD�����& �DD>�CDD�.��P%�DD$%��DDKL��M�HDD+���DD'�F��DD(%��'
�L(,T:9U �[�?���E%�C���,���������/D,���b � �"�D*��!�?=��D+�&��D�
��)��G��+�C=+�/��"���H+��C���hK�"� �?=) �&�'�C%/� ��2<�
�A���� ��((�F��
��������e��J=D+��.�u.�D(=,�&/*��� �_���b/B%���=���C���,�P,� ��
��]�.�����D,�" � ��Dj/��������& ��(D$!�&�'����� /D��F�� ��0D+
��"�D���D)�K,�.�.E����/,���&�K�WJ��d�D}J$,�[�� ��D)�
�W��,��� /,��D,���v�� /D��F����?=D) �"� ����XD���D'�".�DK���&�D'
C%/� ��;����"���C=+�/��G��+���%�/�����C���(' �^�_%��� ��';�
�,�i��K�� /��F���CD�L��CD��/D�,�N��=%�^ ��`�H�>Y� ���&�D(
C_=%�����H�>Y� �.��"���q �E������"�D��" .�����D�%�&�D�
H+���F��
��
!" ��;��*0��I���
��D!����C'�+�e��J=+��PA��,�C+�@,���& ��($!�q. ����CD(,�
C����&/*��� �_�����CD����&/D*��������]�.�e��J=+��.��&���&�
H+��F����" � �g�D��& ��(D$!�q. ����CDA��,��'�H�>Y�?���
�,� /�F��
!"�"�������0��<(=>��(
�?���CA��,�H>J%�C���,�&��+��!�C(,���,��G��� �D!�F�?D���
������" �S=+�����299����:99�G��)� �&��=��GA)�xLj�"��� �
�����C�� ���� �)� �����H���� /�.�[ ��%�^�_%����D��F��CD
��,� /O(,������� �D�,��%�D� �.�.�?*%�D,�@>#!��'�&���&��+
G��)�?���&���� ����.��EL+��E,�Y���GD� .��HD+ �C��'�F���0D+
)����G��)��'�&��A�����"���xLj�G���/,���.�D�.�ED��)��CADR�
%��'�,/�27�X��&���@>#!�X���������" �S=D+���D�.��CLD+�B,��'
C%�=+��/>���& �z�28�W��,��� /,� �)��!�����������C(,��F �
@#��2���`��� �.�C(,���!@#��2���H+� ��� �)��"��D�'�C
�HD+��"���" � �W���%�C(,���!�F�@#D��:������D`�.�HD+� ��
�($!�q. ����Q��C_=%�& �����iDA=J,�G��D)�. ��D���?D���CD��D��
CA��,�H+�F��,�CO��,�C�� /k%��'� /D���" �D!� ����D�%����&�
�E�/%���/}� � � /�.F�C��+�C��/�,�E�/%�?�������$J� ��'
H+��"��� �����>,�&��=%�� �s/}��C�C��H+���!�i�F� �
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�������������� ����������������������������������� !��!��"�#��
19Projection
!q�
�*A�Q�X���C�H>J%���/}���@#D��&�D'����H��D>,�.��D+�(�
'�C����/%"�L>`�G��C�/��&�'E�/%�����&�;���C'�D+����CD�
� . �% /;��|z��%��F���
@#���2�;�^�_%���/,�����E�.�.��. �C�. &� �!b�S+��.���. &�
i��EL+�[�% ��`�1�!�,��C(�H+� 1��W��,��� /,� �) �����"� �
?=)
Noise
Noise
Shadow
Noise
@#���:�;����Q�� /*���G=�! ��($&����A��,P�C%�=+�� �z�&���AR�)P�
/%��'�,�
�����E�/%�|z��&��&�C��+�C��/�,�C�& �z����H+��@AB��C
CS��,�C'�+�?�����H�>Y� �@>#!��'��*% �&�'�69�@>#!�
����=%����,G��� �!F���CDk�%�X�����(�. �dc���C��+��aA�� /��C
�,������ �' [�������D*% �&�E����c,�����D(Z�'���D,�HD�o��D%�,�F
� �C#%�(`�@#�4���,�"�� �,�� �����?���� /���^/D�S,�����/�
�� � �W��D�%�ED%� �Ck�%��'��% �C��/�,� � �����h)�C�.���F
��@#��?��� O���$%�CS��,�?*%�,�b�(' Ck�%��*% �&�'� �&�
�Pk�%�.�C(,���!:���$%���C��D+�C���=Y.�H+��Ck�%����'�b�('
H+��"���F���'��D,�"�'�$,�C�� /��� /D����dc�D�� ��D�,;���CD�
����'�L,����CAR�)���d�}=J,H+�;��&���%���O���.:��d.�S=,
H+�[�C�.����c,��Pk�%�:�k�%��P�����,���D�C>���,� �Dk�%P�2���CD�
H+��C'�+�/hQ��H+���=#`/�� �>F�������" �S=D+���D�C_=%�
C%�=+��& �z�&����,�C�.����PDk�%���/�:�����C��D+��DY�.� �CD���
H+���'�+����|z��C�����{��Y ����d���b���%��C#%������ ��
�Pk�%�d��2�H+�F ���������D% �ELD+�?D,��iD��CD#%��CD�CD�/���
����.�H+��"���u�J=%�W��,��� /,� ��)����CD��"���C=+�/��E%
�(���C=���%��% �EL+�u� /����,���/�C%�=+����� �zD�&���&��D
�h)�P�.������!����%�(�������=���V�S� �69�@>#!���+�CD����� ��D'
���|z�F�
@#���4�;��Pk�%2��.O1��Pk�%�.�H+��C'�+�/hQ:��!�/hQ��C(,�
H+��F�,�"�'�$,�����%���,����h)�C�.��� /�2�.O1��?�������=#`/�
����%�&���C�.��:�.O1�H+�F
�����@#��3��C'�+���D,���D$%�G��)�. �&���� �����%�&�'��D' �F
���@#��?���C>���,@#��:��� /L�WJ�@�Q��/��C�� �&�(
�,���$%�' �F
@#���3����C'�+�����%�&�'��
��
!"!"�@�����;4.3(
,�&�'/*������ /O(u.�(=,���D(#)��)�� � � ��Y�G'� �(�25���C'�D+
�����)��.�& /�Q�&�=+� �����.���D'�CBSDR���"�/DJ� ��D*� ���
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
����8�����������
20Liu 21Avatar
!#
���,�� /B,H+�F �� .��H+ �C�C��H+���j�.��?D����D'/*����
B��C���L+�B,�P(�E'����� �>y+�(,����HD+��^����D�(��.�H+�
��K��@>#!���'� /��" ������=D+� ����CDk�%��'��� /�Q�C���&
�,� ��Y��O%� /,�%��F��/,�)�WJ�?��� ��H+ �C�^���&�(
��?=DD) �"� ��DD�)��.�& /DD�Q�CDD����&/DD*���� .���" � �g�DD�
�,� /��F�x�. �2������3������HD+ �CD�&�D(L�/,�)��&/D*���� .�
C���&������)�FH��& /�Q�.��FV����,���$%�� �' F
�2��C
R RR
N
N
i
N
i
Ckk
N
i
kH NiIiIiIkF×
= ==
� ��= 1
1 11
]),(),...,2,(),1,([)(
�:���������������������������������� Cf NNfH
H
H
H
NF
F
F
F
�����
�
�
�����
�
�
=
)(
...
)2(
)1(
��
�4������������������������������� 11
1
1
),(
...
),2(
),1(
)(
×=
=
=
��������
�
�
��������
�
�
=
�
�
�
R
C
C
C
N
N
j
Rk
N
j
k
N
j
k
V
jNI
jI
jI
kF
�3��������������������fRNNfVVVV NFFFF
×= )](),...,2(),1([��
��������DD�xDD�. � IK��DD$%��G��DD)���/DD}��b�DD(' k���^�i�.j�
���%�������/D}�� ��/=D+�.��k+�" ����y����C�&�'Ik��� Nf��
NR��.�NC��G��)� ��K��y����C����/=D+�.��'�kD+���D'�� �.��D'
H���%�FV(k)�. FH(k)����G��D)�& /D�Q���/D}��y����C k �.�^�
�G��D)���)����/}� k �HD+��^��F ��@#D��6������HD+ �CD�@D���,
�� .�FV(k)�. FH(k)����" � ���$%"��HD+��F����G'�D+�HD$!��D
� � � ��Y�FV(k)�. FH(k)G��)��,����&����'�����CD+����(*D+��D'
�&�K;� �CZ%����k,@#��<��H+��"���" � ���$%;��H+ �C
�,�����F��� ���(*D+�?D���iA=J,����%�V�S� ����D,������D% ��D���/D�
��� �CDZ%���D(%��'�&�K�. ����(*+�y����?���C�.� � �W���%
@#��7�� .��H+ �C�H+��"���" � ���$%F��
�����?=) �"� �u.�(=,�&�'/*���������� �D)�CD��D}B(,� �D)��D'�&��D
H+�����HD+��CD%�*�� �D)��D'�?=) �"� �@#��C����`��F���CD_=%�
�,����/�IJ$��&���& �K,���/(Q�C������� ��)���"� �w�+���
?=) � ���" �S=+��F/�:9��PK��k,� �W%� �#�'�.T25�U�� �D�?�.�
�����.�H�/'�IJ$��&���������.��% ���g�k,�� � � ���?��
�����DL(,� ��0D+�[�D% ���" �S=+��C(,���!����C'�+�� ��T:2�U
���H+�>��������" � ���������'/*���?�����CD�.���CD�HL>%��'
����W'���F����+�(��?=) �"� � �&�A��G��)�X��q. �?���
�,�"�_(+������G��)��'�|�=���.�"������&/D*����0D+�� /D�
C����,� �_����"���@R�����/}��&���&� /�F�� ��
@#���6�;�� .��H+ �C�b/B%�FV(k)�. FH(k) ��
��
@#���<�;�C����&/*���&�K�C+�W���%�?=) �"� �&���
��
��������
�����
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�������������� ����������������������������������� !��!��"�#��
!^�
@#���7��;�?=) �"� �C����&/*���&�K�. �W���%��
��
�������@#�� �8��@#��.�5��C����&/*������D�)��.�& /�Q�&�
���.��X��&��:2��"���" � ���$%�?=) �"� �iA=J,�V�/%��&����C
H+��F �E)��^�%�X���C� ���.��?���Poser6���HD+��"�D��C=��+�F
& �_('�%�iA=J,�V�/%���E%�?=) �"� �&�'�"� � �E��CLK��X���C
���HD+��"�D����D�Q�� ���.��C� �E)��^�%�?���?=) �F���@#D��?D�����
�����?=D) �"� �iDA=J,�V�/D%��&����CD��'/*���?���C��H+��IJ$,
�(=>'�d.�S=,��*��#����{�,��F��
��
��
��
��
��
��
!"�"�����0��V�;��4.3(�2�=,��(='�����C�R������;(
C����&�'/*���C#%��&�������"�,��H+ �C�&���"� �&/��D�.�X�
�����.���D)�HD+��^���� �D��CD>���,��*� �&/���.�����/=�� �?=)
��?D���@#��C����`�[�����#��" � �&�+�. � �?=) �"� �HQ�+
H+��C=>�.�@,�Q�. �?���C��'/*��F��
��������V.�D���D'/*���PL+�B,�?=) �"� ���)�X�����{��Y �C#%��&��
B,�.�?=) �"� �P'�+�?�����WJ���Q�� /��CD(���@����CD��D'
���ED%�^�DY�. ��'�.�^�Y�X��C(���. ��'�@R�)�����%�,��H+
/�^���X��F� @#��29�������D$%�� �^�D��X���*% �@k=>,��'
H+��" � �F���&��D�?=D) �"� � ���)�|�=����o��� ����f(��&��
�^���� ��)�^�Y���O%� ������^�Y�����=��Pk�%�.��%���X#S���'
WJ���Q�C�����C=)���H+��C(���C'�+�?����F��
�����G��)� ��K����=��� /��|z��HQ�+��o��C#%��&������D'� ��'
�X`/�����r E�& /��C����&/*����0+�.����IJ$,�^�Y
G��)� ��K��C������^�Y��'�&�'49�����F
��
Frame No.
Colu
mn N
o.
Normal Walking
100 200 300
20
40
60
80
100
120
Frame No.
Colu
mn N
o.
Limping
100 200 300
20
40
60
80
100
120
Frame No.
Colu
mn N
o.
Flex Knee and Hip Gait
100 200 300
20
40
60
80
100
120
Frame No.
Colu
mn N
o.
Propulsive Gait
100 200 300
20
40
60
80
100
120
Frame No.
Colu
mn N
o.
Steppage Gait
100 200 300
20
40
60
80
100
120
Frame No.
Colu
mn N
o.
Shuffling
100 200 300
20
40
60
80
100
120
Frame No.
Colu
mn N
o.
Asymmetric Gait,Variable Strides
100 200 300
20
40
60
80
100
120
Frame No.
Colu
mn N
o.
Swaying
100 200 300
20
40
60
80
100
120
��@#���8�;�/*��&����C��&��)����/�,�C�V�/%��"� �?=) �M��L�K�
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�����8����������
��
! �
Frame No.
Colu
mn N
o.
Normal Walking
20 40 60 80 100 120
100
200
300
400
Frame No.
Colu
mn N
o.
Limping
10 20 30 40 50 60
100
200
300
400
Frame No.
Colu
mn N
o.
Flex Knee and Hip Gait
20 40 60 80 100 120
100
200
300
400
Frame No.
Colu
mn N
o.
Propulsive Gait
20 40 60 80 100 120
100
200
300
400
Frame No.
Colu
mn N
o.
Steppage Gait
20 40 60 80 100 120
100
200
300
400
Frame No.
Colu
mn N
o.
Shuffling
20 40 60 80 100 120
100
200
300
400
Frame No.
Colu
mn N
o.
Variable Strides
20 40 60 80 100 120
100
200
300
400
Frame No.
Colu
mn N
o.
Swaying
20 40 60 80 100 120
100
200
300
400
@#���5�;�/*��&����C��&� /�Q&��/�,�C�V�/%��"� �?=) �M��L�K���
��
��
��
!"o"��89���<(=>��(
��L(,� T27�UC����&�'/*������C�����IJD$�� /DO(,�C�&�
����D���Dk��q. ��H'�L��W_(+�&���["���" �S=+��H�/'
/*��::�������HD+��"�D��" �D� �D��CD�F����?=)�D��|�D'��D_(���
��]�.���H'�LD��?��=D$���,E�'�C��H+�����'�����D,� ��
��*� �".���&�hQ����� �d.�S��?��=$�.�".���X��&�hQ�
�(DD���C=DD�� �F��&/DD*����yDD+�(,��DD�]�.�e��J=DD+��&��DD
C����C%�=+��&�@>#!�^����["���& �z������D� /��C�����'
C��>�'�.�������%��&�'<9����@D>#!�d�D�� ���,��f��������D'
�=$��,�H)�����%���%/��F�@#�� �22���CD%/�%���PD_=%����&�
C%�=+��?����HD+��"���" � ���$%�& �z��F������/D}���D��0D+
C%�=+�����������D!�.��V�>���&m/�/) /,�d�A�Q�"���& �z�
�X����W��+�)�}(Q�����^�D_%��XD>� �& �=��D+���D,�� /D��F
�@#�� �d�A�Q�?�����.���2:��H+��"���" � ���$%F���
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
��� ���������������������������������������������� !��!��"�#��
22Template Matching
�j
0 20 40 60 80 100 120100
120
140
160
180
200
220
Frame No.
Wid
th
@#���29�;����Q4�2��C'�+�?������
20 40 60 80 100 120 140 160
20
40
60
80
100
120
@#���22����C%�=+�� �z�&��&��C����&/*���&���
��
20 40 60 80 100 120 140 160
20
40
60
80
100
120
@#��2:�;��@#�C%�=+�� �z�W��+�)�.�V�>�������!�"���&��
!"p"��1&[��(=?(�;��
�&���"���e��J=+����]�.�&�,� �����E,�W_(+� /O(,�C
C�L���E%�.�G��+�.�� �=)��P��+���".���. �C����(���+�&�(
C�L���L��".�D��. �C�?=) �"� �b/B%�&�(�����DKL��M�.��DK
C�L��@�Q����^�_%��&�(�F��" � �^�D���&��D���=�����&/D*����D'
C�����,��H+ �C�^�Y��'�&���?=) �"� �&��F��'/*����0+
^�Y�^����&�������D'�&��D�H���%� �.�"���C=)���?*%�,��'
W��DD,��� /DD,� �DD)�����DD�Q��CDD���DD,��HDD+ �CDD���/DD*��
C%�=+�������W��+�)�.��V�>����& �z����D��^�_%���'�F���0D+
" � �����#�� ���'����["�D��C=D��z���.���/,�����/(Q�C��'
��" � ����D+��D����H'�L�������� �D_(���*=D>L�'�XD���CD��D'
�,�"�_(+����F" � �C��/�,�".���y>`�����&/D*���CD��&�
C��������b � �CD��HD�� �����D�� �H'�L��?��=$��/,���&�
�,�" � �HL>%��/,�����F��
��
�" �r���)
�"�"�2�8�(�
��CD���" � �C=+ �. ��& ��($!�q. ���� ���� � ���$%�&��
���F�����PD_=%��D+ ��iD���".�D����� � �& .� ������|�'
C�L���".���C+�C�& ��($!���]�.�C=+ �X���C� ��)��&�(
���".�D��.�� /D��?,��P��+����(���+��C��+��.���(���+
���=(��G��+���/���H+��Fq. ��/,������|�'���& ��(D$!
��]�.�&�(M�� � ���$%�u�".������ � �������HD+ �CD�&�D'
& �_('�%�IJ$�� �"�,��H+��?=) �"� �iA=J,�&�'�F�
�,��)�K,��E_,� /k���� � ����C=+ ��'�WJ�?����%/�F��
�"�"�"�f3(���=8�2�8�(���
�����iD������ � �& .� ���&��8������?D,��P��D+��D��(���D+
��� /�8��.�G��+��(���+8����/D,������C=+�/��G��+���/�
�.��.�E��;��D���'�/��" � ��j/��WJ�?��� �C�;���
�(' �^�_%��F�&����*�'����(���+<6��(=�� ���+�F�����WD!
��H��Dj ���DLA�.� �CA������/,���^�_%�����&��D��DY����PD,�%
������.��D��zD������D��B��&�D' ��� ��/D,���N��=%����" �S=+�
!�|��'�������%���*�'�%���"����g����$'.]�F� ��)��P($!
���CDD��=DD��EDD%�.�� /DD��?DD,��d�DDK) � ��DDK����DDB����
& �DD������?,EDD,� ��DD�"��DD�'�/DD%����.�DD� ���DDO%����DD'
���+ �%���L}Q�d�#$,�����(�iKj���/(����/>(� �!
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�����8����������
23Edius
���
��('v�.�FFF& ������X���'��������+ ���.�"�����v�&�'
�(���C=���%�&E�,�C=#+�C��+�F������opD��HDAQ�CD��D)�����
�������D,���� ��D)�����XD���D'�?=) �"� �"/B%���GO(,�q� .
C)����� �#�� .�%�$%�u�J=%��&��F��
������&����/,����%. W��,��� /,� ��)����"�D��" � ��j/�
��'����. �)�C=+�/�����M�����W!��$��,���d /R�C������
�' �^�_%��� ��/,��� ��X���" � �?=)���F���%� /,� �/,�
��'����^�Q����H+��"���" � � ��)��C�E%�&�=$�d�Bj/�
/$%�xAM�N��=%�C��_(,��/,������F��/D,�������?���������D'
����DM�.��D%.���A,�Q�CA+.�C� �)�w�/��������� �C�
�K,�.� �����C=>�&��R��(%�,��/�FFF�� �CD�/��@�Y����
�,� �_��� ��)��?=) �"� �"/B%������.�|zD����D� � ����ED%� �D�
�,�H+�/� � �)�����/,���?���" �. �^�_%���F��
������@,�DD��.�� �DD,��/DD,���?DD��� �����DD((��H��DD��^�DD��
�������"�*$%� ����/_$%� ���=(��".������?��D+����(���+�.
�������% /�F��.���2����$%���D�]�.�"�D(' ���iDA=J,�&�D'
�HD+���/,���^�_%���(���)� �"�((��H������LA�.� �F��@DB,
������u�D}Q��^/DAQ�.�H������=(��"�*$��,����' � �& .�
�������D���"�*D$%� ���/0,�D��.�-���+�(�,�b�#$%� ��=��(�
H+��F�����.��D% ��SD+�b �D!����" �S=D+����"�*$��,���?���
EL+�q/0S����D����,���� � �& .������&����kB,��%
�@#�� �C��24��H+��"���" � ���$%F��
�.����2�;�.��]��&�'�W��,��� /,� ��)�
��
������CAR�)� �? . 4��.��=,:9��=%�+���>,�E��,����&�=,
�V�S� �� �.2:9��=%�+��HD+��"���" � � ��Y�&�=,�F����� ��D)�
W��,��� /,���&�>,�&. ����C=+�/����D%��y>`���C
����D(' �^�D_%��� �.�D�.�E����/,���"���IJ$,�F��d �DY
�? . �X#S�389�<39���.� /D:6�����CD%�o��D'� �� �G��D)
�,�xLj ���F�,����"�*$��,���?�. ���=�,�.���=)��&�'
�,����FCOB������/,������D�HD+��"���xLj�.����,�)�C��&�
^�%w/������ �E)�:4��H,�)��.avi ���������F��
��
@#���24�;�? . �.�"�*$��,���&�h)��
��
�����.��.�E����/,���1��� �DK��.�HD�����+ �� /O(,�C�
��/D,�����,�������(���+������C(D$!� � /D�/,�iDA=J,�&�D'�
���u�J=%��.��.�E����/,���F������ �D+�u�DJ=%��?���@�
���y+�(,� �L=Q��.�?=)���^�_%�����+�� ������(����HA�Y�?
�H+���/,��T::�FU���/D,���?�����]�.�.�H+�>��".�Q�C
����/D,������D+��D�C>���,� �����"�D��q �ED���/DLY�@D�Y��D'
HDD+�T:4�FU�PDDA��,�?��DD(`�@,�DD���/DD,���?DD���?�DDj�
�[H+��?=) �"� �.�� �� . ��� �=>���C�?=>$%��(%�,�iA=J,
�,��O%�C��z�����C=�� �& ����d�Q����&�(M�C���+ �F�
��Y�.�,���(���D+�"�,�. ����%�����Q�����& �>�HS����/�
H+��"���"�%�_(��.��.�E����/,��� �F�������D�,�ED����
�,�" �S=+���/,���?������C��.��/,���^�_%���aA����,�����((�
C%/�%� ��/,���iA=J,�@���,�^�_%����,��"���g�R��&�'
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�������������� ����������������������������������� !��!��"�#��
24Limping 25Waddling 26Anterior- Posterior Sway 27Lateral Sway
�!
�� �=DD>���CDD�?=DD>$%;�?=DD) �"� ;�� �� . ;�DD$���?=;�
?=>$%�C�� �=>����H+��F������.�D�.�ED����/D,����D�".�DQ
��S,�E%��=��(�� ��.��=+ � ��������*� �V�/%��� ��%�=+�
�,��O%�C��������W'.]D!�?D��� �.��(+ �����"�D��" �S=D+���D'
H+��F@#��23���,���$%�� ��/,���?���?� ��%���/}���' �F
�����/,���?��� ��W��D,��� /D,� �)���D,�C=D+�/������D� /D�
���,�)���(��.������xD���D�� ��=,�C+��C=+�������(R���
Ck�%� �[�(�����"���IJ$,� . �"���" ��H,�Q�C��&�
�������CD��C=D>$%�{� �D_,����(DR�&. �[C=D$����� ��D>,�[�%E
��(��"�*%�.�. T:9FU
@#��23�;���/}��?� ��%��/,�����E�.�.���
��
��
�"�"!"�@���=8�2�8�(���
�����&������u���� � �& .����W��D,��� /D,� ��D)������/D�
�/,�����".�Q�C��"���C=+�/�������^�D_%�����(���D+�CD�����D'
�����+�?=) �"� �.��% /�" � <����� �CD%/� ���?=D) �"� �V/%
���D(' �^�D_%��? . �@��,� �?���������!�F��?D��<���CD%/�
��*(��@,��:3������ �D��GD���.�D� �.�~ ��?=D�� ��^�Y��
/%��:6��y�Q�.�/A��C�� /��/A�/A�:<���CD�� /D��/A�/A���
?)��:7�.��?=) �"� ���$����$�������&/D%����D�?=D�� ��^�Y
/��(A�F@#��26����$%�@��)�"�(' �����GAD)�CD��/D�,�&�D'
�/,��������#��iA=J,�&�' ��)��H+��F��
@#���26�;�C%/�%�&������)�@&�'��/�,�C�& �)���������������
".���(���=��
�"!"��1&[�2���?(��1�������2(��3���;��
��=(+�.��.E����/,�����& ��($!�q. �P>���,� /O(,�C
�C%�=D+��[���HLo�E%��/,���@����,������CD(���� ��Dk��CD��&�
�,����������XD���CD�.��D��?DK�� �D����W��D,��� /D,� ��D)��
C�L���%���&�(�F�CD�L���R ����� �q. �?D���HD+ �&�D(
��.���:��+� �HD+��"���C=�/%�CL��,��/=�F������" �S=D+���D
� �"�DD��" � �g�DD��q. :;2��&�'/��DD�.����CDD(,���DD!
�C��/�, ��)���?�������D��e��J=D+��.�D�.�ED����/D,���F
C'�+�W��,��� /,� �)�X�����G��)��(`�C��/�,�&�'��
@#��2<��H+��"���" � �W���%�F��
@#���2<�;�C'�+�W���%�(`�C��/�,�&�'�� ��X�����G��)
.��.�E����/,���^�_%���
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�����8����������
���
�����������WDJ�.�D�.�ED����/D,������"�D��xLj�&/���.���
��D��e��J=+��?=) �"� �C��/�,�F�����D,��@D� �CD����� /D��D
C%�=+������=+ �e��J=+����WDJ�?���C'�+�V�S� ����& �z�
���^�_%�� �� /��@#��C�F�V�S� �����(R����?=+����?�
�D�� �C'�+��HD+��W��ED)�����F�@#D��27�����&�D�=%��.���D=�
�,���$%�� ��/,������XD�����C'�D+�V�DS� ������C_=%� �[�'
�,�u/>B,�" �=>���� �)�"�*%�� . ������C%�=+�� /D��F��?D��
� �V�S� �� ����@#��27��H+�� /�$,�E%�F�@#��?���
" � ���$%���,�� �C'�+� �_(��V�S� ������H+��"���F��
0 100 200 300 400 5000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Frame No.
Norm
aliz
ed H
eight
Normalized Height
End
Start
@#���27�;��G��)�&����C�C'�+� �_(���/�iA=J,�&�'��
������@B,�V�S� ��C%�=+��?=)���&���^����D(��C���e��J=D+���D'
�DD�F�CDD(���?DD�����DD,�������DD'CDD���%�DD��u�DDJ=%�����DD'�
Q�S� ����$���8�9��f�����CAR�)�.�V�S� �������*��D#��������
29�H+���=$����.�F�u�J=%��@� 8�9��C�� /�����CD�/���
�C"���%���.�������iA=J,�&�hQ���L>%�&�'��@DB,�HL>%
�����=� E����@��C�� ��8�9������@Y����C_=%� �[H+�
����" �=>���C���AB,� � �)�V�S� �8�9� /���=$�F��?D���C=L��
����D`�[H>%�CL+�B,�@�Y��Y�w�+����E%��� �+�C�V�S� �
��$��!� ��)��C���j�Q�C�C�/����C������D�?=) �"� ��Y/,��
�,��,�G��/A��C�C��& ���,�.��((������V�DS� ��P%�=D+����%/D�
��D���d.�S=,�H+��?#�,�� �=)��"� �V.���&���F���CD�&��D
������. �?D�.��G��D)�" ��D����D=�� ��C%�=D+��?���� .��H+
C(��.��C=)����(����.���?���E����C��&�����V�DS� ��?*%�D,
C'�+�'�G��)�^����&�����?D�C�����'�?D���. ����(D���G��D)
���CL+�B,�F� @#��28��H+��"���" � ���$%��(���)�?���F��
0 50 100 150 200 250 300 350 400180
200
220
240
260
280
300
Sil
ho
uet
te H
eig
ht
Frame No.
Threshold
@#���28�;����?=) �"� ���� �=>���C�?=>$%�������=%���(���)
C%�=+��w�+���|�K,��% �E,�Y�&�'�\Af,�[V�S� ��&. �& �z�
CA�C(���&\Af,��'�C(����% ����&�'���%��PAR�)�C�����'���
�����=� E�G'29���=$��� ��,�|�K,��� /R�x��.�H+��G��)
����8�9��f�����V�S� ��H+�F�� �"�,��H+ �C�P%�=+�����x�
�,���$%?*%�,���"���C=S��q. �C�C�/����C���' ����&��
G��)� �V�S� �"/�Y�@k=>,�@�� �&�'�,�H+ �C��% �&����F��
��
�����\Af,�|�K,��% �E,�Y�&�'�C(���PA�\Af,���'����&�'
C(����% ���������D=� E��*��D#������D�%��PADR�)�C�����'29�
����CD��� ����D�%��D% ��� /R�x��&����� ��,�.�H+��G��)
������%��V�S� �8�9��f�����V�S� ���,���$%�H+���=$��D' �F
��G��D)� �"�D��C=S��q. �C�C�/�������@k=D>,�@D�� �&�D'
"/�Y���?*%�,��% �&��������/D(Q�CD�?*%�D,�?D���.����C=)
���C=)����O%� �V�S� ��&���C%�=+� ���,F
�����������/,���@�����?=) �"� �C��/�,�WJ�C#%������!
�@#��C�E%�� �� . ���� �� /����������/,������F��&��D
�&/DD*����%�DD,�H�DD>Y��?=DD) �"� ����� �� . �� �DD����DD�
C����[C=)����O%� �� �& /�Q�&��"��D�&�69��� ��AD>#!
��O%� �� ����?��!�.���G=)��F��?��H�>Y�� �@#��25��
H+��"���" � ���$%�F����(*D+����%�?������^�����'�&����C
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�������������� ����������������������������������� !��!��"�#��
28Smooth 29Spline 30Negative Predictive Value
�o
�C_=%� �[���C=)����O%� 69���D,��H+����(*+�F���0D+
��(*+�?������XD���CD��'�?*%�D,�����*��D>�'� �&�D�:6�
^�%:8��.�?��0+��X�:5�������'���Lk(,���F�������?��0+��
�"�,��H+ �C������� �D�,�&��D�����=D$,�.�"�D��C=)����=$,
�iA=J,�C�HL>%���D,�GD+ �G��)�" ���� /D�F���D$�XD�P�
=>���C�?=>$%�C��/�,���(*+�&��=�� ��AR� ��X��.��
($P������� �D_,�?=D>$%�CD��/D�,���(*D+�&��=%�� ��AR�
H+�F���,�C���$J�@R�)���� �����CD��/D�,�H�D>Y�.
�,� ��Y�?=>$%u�J=%��"c �?��=���.�C($�?����(A� ����
�Ck�%�. �?���.C�@B,�y�����&�D'����� �� . ���D��!�.���DM
�"�DD,�%�%�DD��F��DD(���)�?DD����%�DD,�PDDk�%���(*DD+�&��DD�
@#��:9��H+��"���" � ���$%�FC����&/*�����CD��/�,�&�
�XD��&���.��.�E����/,���@�������?D,��P��D+��D��(���D+
�@#�� �G��+��(���+�X��.�� /��:2�����"�D��" � ���D$%
H+��Fd.�S���������@#D�� ��/D��CD�/D*���. �?D�����D,�&�'
H+���j�.�F��.�� �:��C�L���R �����&��D�HD+ �&�D(
�. �. �&���& ��($!�q. C=+ �C����&/*�����& /D�Q�&�
H+��"�,����)��.F���
50 100 150 200 250 300 350
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000 @#���25�;��O%� �C��%�� �� . �e��J=+��&���"���C=)����
0 50 100 150 200 250 300-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Last Peak(Back To Sit)
The Bigest Peak after First one First Peak(Sit To Stand)
@#���:9�;��=$,����� �� . �e��J=+�
��
�"�"��1&[��T0&[=0`�-�?���(��f �>��_(4)(�;����
C�L��N��=%�����.�D�� �u���D� � �&�D(���&�D'�4���.�3����CD
C����&�'/*���&���y�����HD+��"�,����)��.�& /�Q�&��F
�.���?��� ���kD+��'�����D$%��D'���.�yD>`��b�D(' ��.��DKY�
�/=+�y>`���*%���'����������" �S=D+���D�"�D,��HD+ �CD�&�'
C�L��H+���& ��($!��q. ��X���C�&�(��F���f,���/(Q�C
�������D$%��D(��?=D) �"� ��/=D+�.���*(���k+� � /�/,�b �
�,�������D(��?=D) �"� �".�D�� �"�L=D���C���*(��b � ��(`��'
C�L��"���&�(��%��F" � ����D$%�&�kY�&�'��D(' �CD�L��b����&�D(
�(=>'�H+ �F���.�D��C�C�/����4������HD+�>����D�]�.
�R �.��HBR��R �NPV49��CD�L��&������?=D) �"� �&�D(
C����&/*���X���C��KL��M�.��KL���y����C���)��&�
6�87��6�87��76�.��:�53�H+��FC�L��&����� ��,�?�����&�D(
C����&/*���X���C������D���yD����CD�& /D�Q�&��:�85��
299��89��.299�H+�F
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�����8����������
�p�
50 100 150 200 250 300 350 400 450
50
100
150
200
50 100 150 200 250 300 350 400 450
50
100
150
200 0
50
100
150
0
100
200
300
100 200 300 400 500 600
50
100
150
200
100 200 300 400 500 600
50
100
150
200 0
50
100
0
100
200
300
@#���:2�;�C����&/*���G��+��(���+�& /�Q�.���)��&��?��!���� /��?,��C��+����(���+�.����
o" ��0�)�;=08�� �?���C���,���. ���w�+��q�� �!���/}��.��.���" �S=D+�����
�*%�$%�&���C�L��&�(�"� �?=) ����(���+�C� ��)����C��+�?,��
� /��.� ��)��G��+�C�� �����F".�K�����& ��(D$!� q. ��&��D�
C�L��&�(�"� �?=) ���KL��"� ��?=D) �����D+�.�<��V/D%�"� ��?=D) �
�KL��M�" �S=+�����F �?���q. ����&/*���C����&��"� �?=) �
��]�.�&�����e��J=+����F��
��
�.����:�;�C�L���R �H+ �&�(
��
�.�� �4����C�L��N��=%�C����&/*������" �S=+����&�(�& /�Q�&�
"�,��H+ �C
�KY�.
�KL�
��*(�
?)���C�/A�/A�
~ �
� �.
�(A/%��
���+
��$��
��$�
y�Q./A��C�/A�/A�
�KL� :3 9 9 9 9 9 9 9
��*(� 9 :2 9 2 9 9 : 9
?)���C�/A�/A� 2 9 :2 9 9 : 9 9
~ �� �. 9 9 9 :9 9 9 3 9
�(A/%�� 9 9 9 9 :3 9 9 9
���+ 4 9 : 9 9 25 9 9
��$����$� 2 9 9 2 9 2 :2 9
y�Q./A��C�/A�/A� 2 9 9 9 9 9 2 ::
�.�� �3�;�C�L��N��=%�C����&/*������" �S=+����&�(���)��&���
"�,��H+ �C��
�KY�.
�KL�
��*(�
?)���C�/A�/A�
~ �
� �.
�(A/%��
���+
��$��
��$�
y�Q./A��C�/A�/A�
�KL� :2 9 9 9 2 : 9 9
��*(� 2 :9 9 : 9 9 2 9
?)���C�/A�/A� 2 9 :: 9 9 9 2 9
~ �� �. 2 9 9 :9 9 9 4 9
�(A/%�� 9 9 9 9 :3 9 9 9
���+ 2 9 : 9 9 :2 9 9
��$����$� 2 9 2 : 9 9 :9 9
y�Q./A��C�/A�/A� : 9 9 9 9 9 9 ::
��
�����H+�>��.���]�.��CD�L���&�D(�����(���D+��CD��XD���q. �
& ��($!�C����&/*���&������=(D+�q. ��D�C>���,� ���)��&�
����W28�� /L���C=)��H+��F".�K����(���+�G��+�E%����HDY �
&�=$������%�/�������,���%/������W� /L�2<��F��C�C�/���
�d���,����+���� � ����,�b �S=+�� /,���� � �C#%�T24T�U23�U�;
���CD=�� �!�.�D�.�ED����/,��������+ ��C�C���D%��;���d.�DS=,
��%��H+��C_=%� /L�� /,� ���/����CD�L������[ �D��d.�DhY�&�D(
���opD���)���b���%��C���� � �C��G(����)�������.��� /D,� ��D)�
W��,����,��H+��" ���|z��� ���PD(�E'����,�q. �G�/*�G%�/�
�+��C�$,�P_=%�C�C=>%�/���'�*>��&����=���F���(,� T26�U
�.T2<�U����GA)����������D�� �� /DO(,�CD����(���+����"���& .�
���=���H+��"���" �S=+��� /��?,��F�AQ�����*D>��CD#%��GM
C�L��C�&�(��w���w�w��w���e��w�w�e��
�=(+�q. ��6�<:��9�76��9�69��
& /�Q�&/*������"�,��H+ �C���]�.��:�75��6�87��5�7:��
��)��&/*������"�,��H+ �C���]�.��:�82��9�76��<�<<��
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�������������� ����������������������������������� !��!��"�#��
�q
��G'��D)�� �C>���,���#,��C�� /�? . �C���,�?��� �"���" �S=+�
�,�� ��K��� �� ��)������^�D���{�D+�+��.� /D�~�%�� �>�C���,�?���
��%����& ��� /B,�[" /�� /��?,��P��+�&� � �W'.]!�?����D'
" �!���+��C%��� �q. �&��+H�F��
�����C��@D� ��&��D+ �_('��̂ �D����&�D'/*����CD����&���d�DQ����
�/�,�C�HQ�+�H����|z���,� /�F� ��/,���E���.��.�D�
�=(+���(�����Q����C�� /�.�� � ��HQ�D+��̂ �D_%���@D����/D,���
[H+���,�� ��_(����AQ�GM �|z���?D���" � ���DR ��CD�L���&�D(�
H+ � /L��C=)���H+�F�?����,����$%�b�(' ����H+��C���b/DB%�
"� �?=) �.�@#���C'�D+�����(���D+���D��CD�_���?D,���� /D��.�
���(���+�G��+�C� �Y��)����*��#�����E���=,�H+�F
�����H� .�B,�����D+ ��&�'�������CD���,�?D��� �"�D��^�D_%��&�D'
�DD,� �DD��" �DD�����DD� � ��=#`/DD��{�=LDD>%�GDD_��CDD���/DD��F�?DD��
��@DAB��G%�/D=%�������\Q��H� .�B,��&�D'����� �&�=D$�& �D,�
GDD' �^�DD_%���%�DD� �.�@DDAB���/DDZ�'�F�@DD� �CDD�".�DDQ�CDD
H� .�B,�?=)��� ��'W��,��� /,� ��)���&���d�%�#,��� /L%�.
������� /D��q �ED��CD��D�(��"�D,��D(`�d�,�&�����%��P��+��+ �
H+��"����S=�����$% /��?,��P��+� /,� ����(���+�F�".�Q
��k,�P($!� �?�����������%/D,���CD��HD+��ND�� ��!���/D�E)�d�K
���E%����, ��)��G'�.� /��^�_%����HD+ �CD����%��?����*=>
����/D,���.�& ��(D$!��/,������" �S=+����� /��?,��&���"�,�
/DD��"�_(DD+��DD��,�F�W'.]DD!�?DD���|�DD'�CDD�����DD_%������DD
C�L�������CD��V/Dj/,�?D���.� /D����%��� .��H+ �C�C%�.�&�(
/,� ��)�W��,��� �"��/���/,�������(�����% /�" ���H�)�/,�d�,
�$%�^�_%�����,��/,���FH� .�B,����&���"���C�� ��q. �&�'
�,��/,������d�Q����e��J=+��!�� /�?��+��Y�C���/���C(,�
GA)�.�i��� /�EL+�.���� /DL%�^.�D�,�.��A�� �xB,� �& � �
���" ��������/!�C�q. �F�C�����D!���D,��%�+ ��. ���CD(,�
�,���D������#�E!� � ��� ��,��[ ���|����� �yQ�?�����/�
C%�,�+��%��O%�C�& .�j��� ���&�'��+ F��
p" e:(=���[1] Nothridge M., Nevitt M., Kelsey J., Link B.,� home
hazards and fall in elderly: the role of health and
functional status; American Journal of Public Health,
1995; 85: 509-515.
[2] Alice C., Scheffer J., Marieke J., Schuurmans, Dijk
N.V., Hooft T.V.D., Sophia E., Rooij D., Fear of
falling: measurement strategy, prevalence, risk
factors and consequences among older persons;
Oxford Journals, Age and Ageing, 2008; 37(1): 19-
24.
[3] Lord S., Sherringtone C., Menz H.B., Falls in older
people:Risk factor and sterategies for prevention,
Cambridge: Cambrige University Press, 2001.
[4] Tinetti M.E., Mendes de Leon C.F., Doucette J.T.,
Baker D.I., Fear of falling and fall-related efficacy in
relationship to functioning among community living
elderly; Journal of Gerontology, 1994; 49(3): 140-
147.
[5] Spellbring A., Assessing elderly patients at high risk
for falls: a reliability study; Journal of Nursing Care
Quality, 1992; 6: 30-35.
[6] Shimada H., Suzukawa M., Ishizaki T., Kobayashi
K., Kim H., Suzuki T., Relationship between
subjective fall risk assessment and falls and fall-
related fractures in frail elderly people; BMC
Geriatrics, 2011; 40(11).
[7] Karen L., Perel, Nelson A., Goldman R.L., Luther
S.L., Prieto-Lewis N., Rubenstein L.Z., Fall Risk
Assessment Measures: An Analytic Review; Journal
of Gerontology, 2001; 56(12): 761-766.
[8] Mathias S., Nayak U., Isaacs B., Balance in elderly
patients: The “Get up and go,” test; Arch. Phys.
Med. Rehabil., 1986; 67: 387–389.
[9] Verghese J., Buschke H., Viola L., Katz M., Hall C.,
Kuslansky G., Lipton R., Validity of divided
attention tasks in predicting falls in older individuals:
A preliminary study; J Am Geriatr Soc, 2002; 50(9):
1572-1576.
[10] Higashi Y., Yamakoshi K., Fujimoto T., Sekine M.,
Tamura T., Quantitative evaluation of movement
using the timed up-and-go test; IEEEEng. Med.
Biol. Mag., 2008; 27(4): 38–46.
[11] Zampieri C., Salarian A., Carlson-Kuhta P.,
Aminian K., Nutt J.G., Horak F.B., The instrumented
timed up and go test: Potential outcome measure for
disease modifying therapies in Parkinson’s disease;
J. Neurol., Neurosurg. Psychiatry, 2010; 81: 171–
176.
[12] King R.C., Atallah L., Wong C., Miskelly F., Yang
G., Elderly Risk Assessment of Falls with BSN;
Body Sensor Networks (BSN), 2010 International
Conference on , 7-9 June 2010: 30-35�
[13] McGrath D., Greene B.R., Doheny E., McKeown
D.J., De Vito C., Brian; , “Reliability of quantitative
TUG measures of mobility for use in falls risk
assessment,” Engineering in Medicine and Biology
Society, EMBC, 2011 Annual International
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
�����8����������
�#�
Conference of the IEEE, Aug. 30 2011-Sept. 3 2011;
pp: 466-469.
[14] Giansanti D., “Investigation of fall-risk using a
wearable device with accelerometers and rate
gyroscopes”, Physiol Meas., 2006; 27(11): 1081-
1090.
[15] Wang F., Stone E., Wenqing D., Banerjee T., Giger
J., Krampe J., Rantz M., Skubic M., Testing an in-
home gait assessment tool for older adults;
Engineering in Medicine and Biology Society, 2009.
EMBC 2009. Annual International Conference of the
IEEE, 3-6 Sept. 2009; pp: 6147-6150.
[16] Skrba Z., O’Mullane B., Greene B.R., Scanaill C.N.,
Chie W.F., Quigley A., Nixon P., Objective real-time
assessment of walking and turning in elderly adults;
Engineering in Medicine and Biology Society,
EMBC 2009. Annual International Conference of the
IEEE, 3-6 Sept. 2009; pp: 807-810.
[17] Courtney J., De Paor A.M., A Monocular Marker-
Free Gait Measurement System; Neural Systems and
Rehabilitation Engineering, IEEE Transactions,
2010; 18(4): 453-460.
[18] Mostayed A., Mynuddin M., Mazumder G., Sikyung
K., Se Jin P., Abnormal Gait Detection Using
Discrete Fourier Transform; Multimedia and
Ubiquitous Engineering, 2008. MUE 2008.
International Conference, 24-26 April 2008; pp: 36-
40.
[19] Liu Y., Robert T., Gait Sequence Analysis using
Frieze Patterns; Technical Report CMU-RI-TR-98-
37, 2001.
[20] Wang L., Abnormal Walking Gait Analysis Using
Silhouette-Masked Flow Histograms; Pattern
Recognition, ICPR 2006. 18th International
Conference, 2006; 3: 473-476.
[21] Lee S., Liu Y., Collins R., Shape Variation-Based
Frieze Pattern for Robust Gait Recognition;
Computer Vision and Pattern Recognition, 2007.
CVPR ‘07. IEEE Conference, 17-22 June 2007; pp:
1-8.
[22] Mathias S., Nayak U., Isaacs B., Balance in elderly
patients: The “Get up and go,” test; Arch. Phys. Med.
Rehabil., 1986; 67: 387–389.
[23] Trueblood P.R., Hodson-Chennault N., McCubbin
A., Youngclarke D., Performance and impairment-
based assessments among community dwelling
elderly: Sensitivity and specificity; Issues Aging.
2001; 24(1): 2–6.
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org