[發(fā)明專利]一種足底壓力中心軌跡自動(dòng)比對(duì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410852727.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN104636599B
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅定生;吳璽宏;邱健威;胡帆;劉天林;黃紅拾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H50/30
• 分類號(hào): G16H50/30
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開了一種足底壓力中心軌跡自動(dòng)比對(duì)方法。本方法為：1)對(duì)兩條待對(duì)比足底壓力中心軌跡S1、S2進(jìn)行對(duì)齊；2)計(jì)算兩對(duì)齊后的足底壓力中心軌跡S1、S2的相似性，得到兩條軌跡間的相似度。本發(fā)明對(duì)兩條二維平面COP軌跡進(jìn)行整體比較，避免了前人工作中分量軌跡比較所帶來的產(chǎn)生兩個(gè)相似度值的問題，同時(shí)整體COP軌跡隱含了步態(tài)支撐期中行進(jìn)角、COP位移等特征，對(duì)整體COP軌跡的比較具有高效性。而且在實(shí)施相似度計(jì)算過程中引入滑動(dòng)因子，采用最優(yōu)匹配策略，盡可能降低誤差帶來的影響。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)與信息科學(xué)交叉領(lǐng)域，具體涉及一種足底壓力中心COP軌跡自動(dòng)比對(duì)方法。

背景技術(shù)：

步行、慢跑是人類最為普遍和重要的日常活動(dòng)和健身手段，通過足與地面等外界接觸以及力的相互作用，調(diào)節(jié)軀體平衡。足底壓力測(cè)量通過對(duì)不同運(yùn)動(dòng)模式下的足底壓力參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，揭示足底壓力分布特征和模式，了解運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，分析內(nèi)在的病理機(jī)制，對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病的病因分析、病理診斷、治療方案選擇及療效評(píng)定等具有重要意義。它具有客觀準(zhǔn)確、快捷、無創(chuàng)等特點(diǎn)，為臨床應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

足底壓力中心(Center of Press，COP)軌跡是人體行走過程中足-地接觸作用力位置、大小、分布及力度順序的綜合結(jié)果，能反映足與地面接觸全過程的作用方式，也是對(duì)人體行走運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的間接反映，是一種重要的步態(tài)支撐期足底壓力特征。這種特征測(cè)試過程快捷、無創(chuàng)、客觀，可由足底壓力板獲取。在整個(gè)步態(tài)支撐期中，COP點(diǎn)的移動(dòng)與下肢關(guān)節(jié)、肌肉、韌帶的作用緊密相關(guān)。COP軌跡線從足后跟至趾尖總體形態(tài)呈現(xiàn)出“S”形(如圖1所示)，其時(shí)空特征能較好反映人體足與行走運(yùn)動(dòng)機(jī)能的變化，可作為建立人體運(yùn)動(dòng)能力評(píng)價(jià)系統(tǒng)的指標(biāo)之一，揭示出步態(tài)的平衡性與穩(wěn)定性。已有研究探討了COP和足內(nèi)外側(cè)穩(wěn)定性、鞋或鞋墊療效、某些疾病等特征性變化。

為探究使用COP軌跡區(qū)分正常人與前十字交叉韌帶斷裂重建患者的可行性，我們?cè)谇叭斯ぷ鞯幕A(chǔ)上提出了一種新的COP軌跡比較方法，通過該方法可得到任意兩條COP軌跡的相似度(Similarity)，并作為度量?jī)蓷lCOP軌跡相似程度的數(shù)值。相似度越大，兩條COP軌跡越接近。

對(duì)于COP軌跡比較的問題，前人工作中將二維平面上的COP軌跡拆分為橫向和縱向上兩條軌跡(如圖2所示)，對(duì)兩條COP軌跡的橫向分量和縱向分量分別比較。目前國際上廣泛使用的步態(tài)分析系統(tǒng)(如RsScan、Kistler)均包含COP軌跡的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等處理步驟，但未涉及對(duì)COP軌跡的比較。基于此，我們提出一種新的COP軌跡自動(dòng)比對(duì)方法。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種足底壓力中心COP軌跡自動(dòng)比對(duì)方法，該方法對(duì)采集足底壓力數(shù)據(jù)后計(jì)算得到的COP軌跡進(jìn)行自動(dòng)的相似程度度量，可用于研究正常人及前十字交叉韌帶斷裂重建患者在步行和慢跑時(shí)的COP軌跡相似程度，為臨床診斷、康復(fù)評(píng)定、矯形處方和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等提供參考依據(jù)。

在本發(fā)明所采用的技術(shù)方案中，首先運(yùn)用旋轉(zhuǎn)、縮放、平移變換對(duì)采集足底壓力數(shù)據(jù)計(jì)算得到的COP軌跡做預(yù)處理，使得不同個(gè)體的或同一個(gè)體不同試驗(yàn)的COP軌跡間具有可比性，然后對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的COP軌跡計(jì)算相似度。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種足底壓力中心軌跡自動(dòng)比對(duì)方法，其步驟為：

1)對(duì)兩條待對(duì)比足底壓力中心軌跡S1、S2進(jìn)行對(duì)齊；

2)計(jì)算兩對(duì)齊后的足底壓力中心軌跡S1、S2的相似性，得到兩條軌跡間的相似度。