搭建视觉-物理鸿沟:面向跌倒风险分析的物理对齐表征学习
计算机视觉与模式识别
2026-03-17 v1 人工智能
摘要
视觉基跌倒分析取得了快速进展,但仍存在关键瓶颈:视觉上相似的动作可能对应截然不同的物理结果,因为小差异在接触力学和保护性反应方面难以从外观推断。在实际中,现有方法通过监督性伤害预测来处理这一问题,这需要可靠的伤害标签。然而,这些标签在实际中难以获得:视频证据常常模糊(遮挡、视点限制),且真实伤害事件稀少且无法安全模拟,导致监督信号噪声。我们提出了 PHARL (PHysics-aware Alignment RepresentationLearning),通过学习物理有意义的跌倒表征来解决这一问题,而无需依赖临床结果标签。PHARL 通过两种互补约束对运动嵌入进行正则化:(1) 轨迹级时间一致性以实现稳定的表征学习,(2) 多类物理对齐,其中仿真导出的接触结果塑造嵌入几何。通过将视频窗口与时间对齐的仿真描述配对,PHARL 在保持推理纯粹的前馈式的同时,捕获与局部冲击相关的动态。在四个公开数据集上的实验表明,PHARL 在风险对齐的表征质量上 consistently 优于视觉单一基线,同时保持强大的跌倒检测性能。值得注意的是,PHARL 还表现出零样本有序性:一种可解释的严重程度结构(头部 > 躯干 > 支撑)在无显式有序监督的情况下自然出现。
引用
@article{arxiv.2603.13410,
title = {Bridging the Visual-to-Physical Gap: Physically Aligned Representations for Fall Risk Analysis},
author = {Xianqi Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.13410},
year = {2026}
}
备注
19 pages, 4 figures