GaitVibe+：利用临时摄像头增强基于结构振动的步足定位以用于居家步态分析

居家步态分析对于为步态障碍个体提供早期诊断和适应性治疗十分重要。现有系统包括可穿戴设备与压力垫，但可扩展性有限。近期研究开发了基于视觉的系统以实现可扩展、准确的居家步态分析，但因暴露人的外貌而面临隐私问题。我们先前的工作开发了由脚步引发的结构振动感知用于步态监测，其无需设备、范围广且被认为更具隐私友好性。尽管它已成功提取时间步态事件，但因脚步定位不精确，其在空间步态参数估计上表现有限。特别地，定位误差主要来自振动传感器处波到达时间的估计误差及其向波速估计的误差传播。因此，我们提出 GaitVibe+，一种融合临时安装摄像头用于居家步态分析的基于振动的步足定位方法。我们的方法分融合与运行两阶段：在融合阶段，同时安装摄像头与振动传感器仅记录受试者少量几次脚步数据，借此刻画波到达时间的不确定性并为给定结构建模波速剖面；在运行阶段，移除摄像头以在家中保护隐私。步足定位通过估计多个振动传感器上的到达时间差（TDoA）完成，其精度通过融合阶段降低的不确定性与速度建模得以提升。我们通过含 50 次行走试验的真实世界实验评估 GaitVibe+。仅经 3 次多模态融合，我们的方法平均定位误差为 0.22 米，将空间步态参数误差从 111% 降至 27%。