1.一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,该系统包括:图像采集模块:采集患者面部表情图像并进行预处理;
特征构建模块:根据人脸关键点检测方法从患者面部表情图像中获取眉毛、眼睛、嘴巴的关键点数据序列;根据眉毛、眼睛、嘴巴的关键点数据序列得到各关键点数据序列的中心点,根据各中心点的位置及颜色信息得到各中心点的位置颜色向量;根据各关键点数据序列各中心点的位置颜色向量组成关键点中心矩阵;根据关键点中心矩阵的特征值构建面部中心特征值向量;
根据关键点中心矩阵各中心点的位置颜色向量得到特征离散差异系数;结合特征离散差异系数对面部中心特征值向量进行修正得到面部固有特征向量;
将左、右眉毛关键点数据序列分别拟合得到左眉曲线和右眉曲线;根据左、右眉曲线各像素点的灰度信息得到左、右眉边界点集合;根据左、右眉边界点集合以及对应左、右眉曲线上像素点的欧氏距离得到左、右眉边界点距离集合;根据左、右眉边界点距离集合得到左、右眉紧致系数;根据左、右眉紧致系数及左、右眉曲线各像素点的曲率得到眉毛曲率均衡度;根据眉毛曲率均衡度及左、右眉曲线构建眉毛引导系数;
对于每只眼睛的关键点进行曲线拟合,对于每只眼睛分别获取其上眼皮曲线和下眼皮曲线,根据左、右眼睛的上眼皮曲线像素点的灰度信息和欧氏距离获取上眼皮对应的曲率均值,根据根据左、右眼睛的下眼皮曲线像素点的灰度信息和欧氏距离获取下眼皮对应的曲率均值,根据上眼皮对应的曲率均值获取上眼皮对应的相对变化率,根据下眼皮对应的曲率均值获取下眼皮对应的相对变化率,将上、下眼皮的相对变化率的均值作为眼睛对应的相对变化率,由此构建眼睛引导系数;
将嘴巴的上下嘴唇的关键点进行拟合分别获取嘴巴对应的拟合曲线,根据拟合曲线像素点的灰度信息和欧氏距离获取嘴巴对应的曲率均值,根据曲率均值获取嘴巴对应的相对变化率,由此构建嘴巴引导系数;
将眉毛、眼睛及嘴巴引导系数组合作为面部引导向量;根据面部引导向量与面部固有表情向量得到面部表情引导矩阵;
网络训练模块:将患者面部表情图像和面部表情引导矩阵输入神经网络,得到患者面部表情类别,完成高级脑功能障碍的康复训练。
2.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述根据眉毛、眼睛、嘴巴的关键点数据序列得到各关键点数据序列的中心点的具体方法为:将眉毛、眼睛的关键点序列分为左眉、右眉、左眼和右眼关键点序列;
根据左眉关键点数据序列各关键点位置的均值得到左眉中心点;获取右眉、左眼、右眼和嘴巴中心点。
3.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述根据各中心点的位置及颜色信息得到各中心点的位置颜色向量的表达式为:h
式中,(u
4.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述特征离散差异系数与关键点中心矩阵中各中心点的位置颜色向量之间的L2范数成正相关关系,特征离散差异系数的表达式为:
5.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述结合特征离散差异系数对面部中心特征向量进行修正得到面部固有特征向量的具体方法为:将特征离散差异系数与面部中心特征向量中各元素相乘,得到修正后的面部固有特征向量。
6.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述根据左、右眉曲线上像素点的灰度信息得到左、右眉边界点集合的具体方法为:在左、右眉曲线上找到数采样点;设置差异阈值;
对于左眉曲线各采样点,
从采样点出发,沿着采样点竖直线向上、向下分别寻找与采样点灰度值差值绝对值大于差异阈值的第一个像素点,记为采样点的上、下边界点;
将左、右眉曲线各采样点的上、下边界点作为左、右眉边界点集合。
7.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述左、右眉紧致系数为左、右眉边界点距离集合的四阶中心矩。
8.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述根据左、右眉紧致系数及左、右眉曲线各像素点的曲率得到眉毛曲率均衡度的具体方法为:获取左、右眉曲线的斯皮尔曼相关系数;
根据左、右眉曲线各像素点的曲率得到左、右眉曲线的曲率均值;
将左眉紧致系数与左眉曲线的曲率均值的比值作为左眉均衡系数;将右眉紧致系数与右眉曲线的曲率均值的比值作为右眉均衡系数;计算左眉均衡系数和右眉均衡系数的和值;
眉毛曲率均衡度与所述和值以及所述斯皮尔曼相关系数成正相关关系;
眉毛曲率均衡度的表达式为:
9.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述根据眉毛曲率均衡度及左、右眉曲线构建眉毛引导系数的表达式为:式中,η表示眉毛曲率均衡度,
10.如权利要求1所述的一种高级脑功能障碍的康复训练系统,其特征在于,所述面部表情引导矩阵为面部引导向量与面部固有表情向量的乘积。