Extraction of biomedical indicators from gait videos

Abstract

Gait has been an extensively investigated topic in recent years. Through the analysis of gait it is possible to detect pathologies, which makes this analysis very important to assess anomalies and, consequently, help in the diagnosis and rehabilitation of patients. There are some systems for analyzing gait, but they are usually either systems with subjective evaluations or systems used in specialized laboratories with complex equipment, which makes them very expensive and inaccessible. However, there has been a significant effort of making available simpler and more accurate systems for gait analysis and classification. This dissertation reviews recent gait analysis and classification systems, presents a new database with videos of 21 subjects, simulating 4 different pathologies as well as normal gait, and also presents a web application that allows the user to remotely access an automatic classification system and thus obtain the expected classification and heatmaps for the given input. The classification system is based on the use of gait representation images such as the Gait Energy Image (GEI) and the Skeleton Gait Energy Image (SEI), which are used as input to a VGG-19 Convolutional Neural Network (CNN) that is used to perform classification. This classification system is a vision-based system. To sum up, the developed web application aims to show the usefulness of the classification system, making it possible for anyone to access it.A marcha tem sido um tema muito investigado nos últimos anos. Através da análise da marcha é possível detetar patologias, o que torna esta análise muito importante para avaliar anómalias e consequentemente, ajudar no diagnóstico e na reabilitação dos pacientes. Existem alguns sistemas para analisar a marcha, mas habitualmente, ou estão sujeitos a uma interpretação subjetiva, ou são sistemas usados em laboratórios especializados com equipamento complexo, o que os torna muito dispendiosos e inacessíveis. No entanto, tem havido um esforço significativo com o objectivo de disponibilizar sistemas mais simples e mais precisos para análise e classificação da marcha. Esta dissertação revê os sistemas de análise e classificação da marcha desenvolvidos recentemente, apresenta uma nova base de dados com vídeos de 21 sujeitos, a simular 4 patologias diferentes bem como marcha normal, e apresenta também uma aplicação web que permite ao utilizador aceder remotamente a um sistema automático de classificação e assim, obter a classificação prevista e mapas de características respectivos de acordo com a entrada dada. O sistema de classificação baseia-se no uso de imagens de representação da marcha como a "Gait Energy Image" (GEI) e "Skeleton Gait Energy Image" (SEI), que são usadas como entrada numa rede neuronal convolucional VGG-19 que é usada para realizar a classificação. Este sistema de classificação corresponde a um sistema baseado na visão. Em suma, a aplicação web desenvolvida tem como finalidade mostrar a utilidade do sistema de classificação, tornando possível o acesso a qualquer pessoa

    Similar works