[發明專利]一種用于運動檢測的三軸加速度數據的柔性濾波裝置

有效

• 申請號: 201710344134.9
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107329823B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 吳海紅;桂三生;段凌
• 申請（專利權）人: 泉州味盛食品有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;A63B71/06
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明公開了一種用于運動檢測的三軸加速度數據的柔性濾波裝置，在運動檢測中利用三軸加速度傳感器進行數據采集時，根據智能終端設備的處理器當前負載值確定對系統計算資源需求不同的濾波方式，根據加速度傳感數據采集器的當前采樣頻率確定各軸向鄰域數據變長環形緩沖器的長度，根據訓練模板的閑置軸向來開關相應軸向的濾波功能，并利用各緩沖器和濾波器對各軸向數據進行均值濾波，實現了運動檢測過程中在較低系統資源消耗的情況下對低頻運動信號中的高頻噪聲的有效濾除，由此解決了現有技術中無法有效濾除運動信號噪聲以及系統資源消耗較高的技術問題。

技術領域

本發明屬于運動檢測技術領域，更具體地，涉及一種用于運動檢測的三軸加速度數據的柔性濾波裝置。

背景技術

工間操是一種不受場地限制的微運動。由于其緩解疲勞、調節情緒和鍛煉身體的優點而日益受到人們的重視，工間操可以即時卸載身體的負荷，保持健康的體魄，高效的工作。傳統的做法是，辦公室人員模仿圖片或視頻里的工間操活動，但是無法知道姿勢是否標準，如果姿勢不標準，則達不到良好的運動效果。基于穿戴于人體肢體的智能設備或智能手機中的三軸加速度傳感器可以利用三軸加速度傳感數據監測工間操中對應的人類肢體運動軌跡進行監測并進一步判定工間操的姿勢是否標準。

三軸加速度傳感器，是一個基于加速度的基本原理去實現空間加速度傳感的工具。目前的三軸加速度傳感器大多采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產生的加速度正比于電阻、電壓和電容的變化，通過相應的放大和濾波電路進行采集。

人類肢體運動的加速度信號主要為低頻信號，要求加速度傳感器有較高的靈敏度。但是加速度信號在激勵、檢測和傳輸過程中會不同程度地受到環境高頻噪聲的污染，同時肢體的抖動也會引入高頻噪聲，因此需要對人類肢體運動加速度信號進行濾波去噪。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于運動檢測的三軸加速度數據的柔性濾波裝置，其目的在于在運動檢測中利用三軸加速度傳感器進行數據采集時，根據智能終端設備的處理器當前負載值確定對系統計算資源需求不同的濾波方式，根據加速度傳感數據采集器的當前采樣頻率確定各軸向鄰域數據變長環形緩沖器的長度，根據訓練模板的閑置軸向來開關相應軸向的濾波功能，并利用各緩沖器和濾波器對各軸向數據進行均值濾波，實現了運動檢測過程中在較低系統資源消耗的情況下對低頻運動信號中的高頻噪聲的有效濾除，由此解決了現有技術中無法有效濾除運動信號噪聲以及系統資源消耗較高的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于運動檢測的三軸加速度數據的柔性濾波裝置，包括運動模板數據庫、濾波控制器、CPU負載監視器、加速度傳感數據采集器、X軸鄰域數據變長環形緩沖器、Y軸鄰域數據變長環形緩沖器、Z軸鄰域數據變長環形緩沖器、X軸數據緩存器、Y軸數據緩存器、Z軸數據緩存器、X軸均值濾波器、Y軸均值濾波器和Z軸均值濾波器，其中：

所述運動模板數據庫中保存有一個或多個訓練模板，所述訓練模板中包含有相應的閑置軸向；

所述CPU負載監視器，用于獲取智能終端設備的處理器當前負載值；

所述濾波控制器，用于從所述運動模板數據庫中獲取當前訓練模板的閑置軸向并分別向所述X軸均值濾波器、Y軸均值濾波器和Z軸均值濾波器發送軸向數據濾波開關控制指令；并且判斷所述處理器當前負載值所處閾值區間，并根據所述閾值區間確定各軸向均值濾波器的濾波方式，其中較高的閾值區間對應的濾波方式的資源需求小于較低的閾值區間對應的濾波方式的資源需求；

所述加速度傳感數據采集器，用于獲取三軸加速度傳感器的加速度采樣點數據，并將采樣點數據的X軸、Y軸和Z軸的加速度分量分別分發給所述X軸均值濾波器、Y軸均值濾波器和Z軸均值濾波器；并根據所述加速度傳感數據采集器的當前采樣頻率以及預設比例確定各軸向鄰域數據變長環形緩沖器的長度，根據所述長度生成相應的各軸向鄰域數據變長環形緩沖器；