[發明專利]用于運動人體的步態識別的方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 201710607972.0
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107440722A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 郝祁;馬睿
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 孟金喆

技術領域

本發明實施例涉及識別技術領域，尤其涉及一種用于運動人體的步態識別方法、裝置及系統。

背景技術

步態識別在實驗室、醫學界和日常生活中都有廣泛應用，完整的人類步態運動包含各方面的信息，而要識別出步態的失調或病態，或基于步態進行人體識別則需提取其中的一些關鍵步態參數。

目前用于人體步態分析的主要設備和方法是采用攝像頭拍攝人類行走運動過程的照片或視頻，然后通過圖像處理方法提取其中的步態特征進行分析。此方法為現有技術中最成熟和常用的方法，但此種方法也存在諸多缺點，檢測過程需要獲取和傳輸的圖像數據量大，步態特征提取過程復雜，涉及大量的圖像處理和運算，需要較大的通信帶寬和計算能力，給硬件性能提出了較高的要求且能耗較高。

另外一種常見的方法是通過慣性傳感器測量行走時肢體的運動探測到的直接數據是肢體運動的加速度，無法直接獲取行走姿態，若要獲得原本的姿態位置信息則需要對加速度信號進行二次積分，容易產生誤差。同時慣性傳感器系統屬于侵入式系統，需要在目標人體上安裝多個傳感器，很多情況下不受用戶歡迎，不方便推廣應用。

發明內容

本發明提供一種用于運動人體的步態識別方法、裝置及系統，達到使用簡單方便，減小計算復雜度，提高識別效率的目的。

為達上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供一種用于運動人體的步態識別的方法，包括：

獲取通過多排光電探測器采集到的所述運動人體的運動電信號；至少一排光電探測器用于采集所述運動人體的手部的運動電信號，且至少一排光電探測器用于采集所述運動人體的腿部的運動電信號；每排光電探測器與一排激光器一一對應設置；

分別二進制化每排的多個所述運動電信號并進行或運算合成運動二進制信號；

根據至少兩個所述運動二進制信號進行特征提取并計算，根據計算結果進行步態識別。

其中，每排激光器和每排光電探測器分別沿著所述運動人體的行進方向設置，同排的激光器和同排的光電探測器的設置高度相等。

其中，根據至少兩個所述運動二進制信號進行特征提取并計算，根據計算結果進行步態識別，具體包括：

根據至少兩個所述運動二進制信號提取并計算得到動態特征和靜態特征；基于所述動態特征和靜態特征計算對稱性參數、平衡性參數和協調性參數；將所述對稱性參數、平衡性參數和協調性參數分別與預設的閾值進行比較得出步態識別結果。

其中，所述動態特征為每個所述運動二進制信號內部0和1信號交替出現的概率；所述靜態特征為兩個所述運動二進制信號之間0和1信號成對出現的概率。

其中，根據至少兩個所述運動二進制信號進行特征提取并計算，根據計算結果進行步態識別，具體包括：

根據第一時間段的所述運動二進制信號提取并計算得到動態特征，合成動態特征向量，計算每個所述運動二進制信號的多個第一時間段的所述動態特征向量的方差得到平衡性參數；結合第一時間段的兩個所述運動二進制信號提取并計算得到第一靜態特征，合成靜態特征向量，計算兩個所述運動二進制信號的多個第一時間段的所述靜態特征向量的方差得到協調性參數；

根據第二時間段的兩個所述運動二進制信號提取并計算得到第二靜態特征，基于所述第二靜態特征得到對稱性參數；

將所述對稱性參數、平衡性參數和協調性參數分別與預設的閾值進行比較得出步態識別結果。

第二方面，本發明實施例提供一種用于運動人體的步態識別的裝置，包括：

信號接收模塊，用于獲取通過多排光電探測器采集到的所述運動人體的運動電信號；至少一排光電探測器用于采集所述運動人體的手部的運動電信號，且至少一排光電探測器用于采集所述運動人體的腿部的運動電信號；每排光電探測器與一排激光器一一對應設置；

信號轉換合成模塊，用于分別二進制化每排的多個所述運動電信號并進行或運算合成運動二進制信號；

識別模塊，用于根據至少兩個所述運動二進制信號進行特征提取并計算，根據計算結果進行步態識別。

第三方面，本發明實施例提供一種用于運動人體的步態識別的系統，包括：至少兩排光電探測器、至少兩排激光器和如第二方面所述的裝置；至少一排所述光電探測器用于采集所述運動人體的手部的運動電信號并將手部的所述運動電信號發送給所述裝置的信號接收模塊，且至少一排光電探測器用于采集所述運動人體的腿部的運動電信號并將腿部的所述運動電信號發送給所述裝置的信號接收模塊；每排光電探測器與一排激光器一一對應設置。