[發明專利]基于加速度信號和角速度信號的人體姿態檢測裝置

有效

• 申請號: 201410185030.4
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103961109A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 牛海軍;陳龍圖;任鵬玲;蔡夕然;王立;樊瑜波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/103
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明涉及一種基于加速度信號和角速度信號的人體姿態檢測裝置，屬于醫學檢測技術領域。

背景技術

隨著人口老齡化趨勢不斷加劇，對老年人日常生活的監護以及對姿態等意外突發情況的檢測成為醫療監護中的重要內容。老年人的日常動作是評價其生活質量和健康狀態的重要依據，因此，識別和記錄老年人的日常動作，對老年人的日常生活進行監護具有重要意義。此外，糖尿病、心血管疾病和關節炎等慢性疾病發病率增高與日常活動減少存在必然聯系，通過挖掘這些疾病與日常活動之間的聯系，可以為疾病的早期發現提供重要線索，對于慢性病病人的健康管理具有重要意義。

現有的人體姿態檢測技術可分為兩類：基于視頻的姿態檢測系統，基于穿戴式傳感器的姿態檢測系統。

基于視頻的姿態檢測系統是在一定區域內安裝攝像頭，集人的運動圖像序列。通過圖像處理的方法實現檢測、識別人體姿態。

基于穿戴式傳感器的姿態檢測系統，指通過微型可穿戴設備，如衣服、帽子、首飾等，采集人體運動過程中的信號，并通過模式識別算法檢測人體的活動。

基于視頻的姿態檢測系統存在數據采集量大，算法復雜，并且容易受周圍環境的影響和檢測范圍限制的缺點。現有基于穿戴式傳感器的姿態檢測系統，如公開號為CN103632133A，CN103300865A，僅通過采集人體運動過程中的加速度信號進行姿態檢測，忽略了人體運動過程中角速度的變化，容易造成檢測人體姿態的準確率不高，同時檢測人體姿態的種類有限。公開號為CN103637807A的研究中，將傳感器佩戴于人體多個部位，極大的降低了系統的實用性和佩戴者的舒適度。而且，大部分傳統的人體姿態檢測方式無遠程無線通信功能。

發明內容

本發明為了克服現有技術的不足，提供一種基于加速度信號和角速度信號的人體姿態檢測裝置，能夠區分人體站，坐，躺，走，跑，上樓梯和下樓梯時的姿態。

基于加速度信號和角速度信號的人體姿態檢測裝置，包括姿態檢測部分和姿態檢測信息傳輸部分；

姿態檢測信息傳輸部分分別連接姿態檢測部分；姿態檢測部分對人體姿態進行檢測，實時判別人體姿態，姿態檢測信息傳輸部分向監護人或監護中心發送當前的姿態信息。

姿態檢測部分包括微控制器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、第一陀螺儀和第二陀螺儀；

第一加速度傳感器和第一陀螺儀佩戴于人體腰部，第二加速度傳感器和第二陀螺儀佩戴于人體大腿部，第一加速度傳感器用于測量腰部的加速度信號，第一陀螺儀用于測量腰部的角速度信號，第二加速度傳感器用于測量大腿部的加速度信號，第二陀螺儀用于測量大腿部的角速度信號，微控制器對兩個加速度傳感器和兩個陀螺儀的信號進行同時采集，將第一加速度傳感器測量的加速度帶入公式(1)，得到人體腰部加速度信號向量模svm₁；

svm=ax2+ay2+az2---(1)]]>

其中：a_x、a_y、a_z分別表示x y z三個方向上的線加速度大小，其中z方向為垂直方向，y方向為人體前后向，x方向為左右方向；

帶入公式(2)，得到人體腰部和重力方向夾角為θ₁；