[發明專利]基于足跡的運動狀態監控系統

有效

• 申請號: 201710904204.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN109567813B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 董波;于昕曄;孫晰銳
• 申請（專利權）人: 大連恒銳科技股份有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

1.一種基于足跡的運動狀態監控系統，其特征在于，包括：

當前運動狀態評估模塊，基于步速判斷當前運動屬于哪種運動狀態；

運動狀態統計模塊，統計每種運動狀態的時間以及切換頻率；

運動方式反饋模塊，判斷運動方式是否存在問題并進行反饋；

運動計劃安排模塊，對運動方式給出合理性建議；

當前運動狀態評估模塊，具體是：

a)對運動狀態分類；

b)依據活動項目消耗的能量與運動狀態，對運動狀態做量化規定；

R＝E/E_avg

其中，R為某種運動狀態的運動量，E為該運動每小時消耗的能量，E_avg為采集對象正常行走時每小時消耗的能量；

c)基于步速判定運動狀態；

基于步速判定運動狀態方法為：

A.首先每隔Δt秒采集同為左腳或者右腳的足跡數據，二維數據按照列有限原則降維成一維數據，定義為數據集P＝{p₁,p₂,...,p_n}；

B.然后按照采集時間先后順序計算數據集P的導數集合，P'＝{p₂-p₁,p₃-p₂,...,p_n-p_n-1}，將P'作為該時間間隔下的運動狀態；

C.令同狀態導數統計集合為P_m，當沒有狀態記錄時，P_m＝{}，P_m＝P'，執行A；否則，P_m＝P_m∪P'，用歸一化相關函數來評估本次導數與導數集合的相關性，假如相關性的絕對值的最大值大于Δ，認為狀態重復，執行D1，否則執行D2；

D.D1：根據導數的長度來計算狀態重復的時間t，用來評估步速，步速＝1/t，并將步速做反饋，將導數集合清空，進行下一次運動狀態的信息采集；

D2：將兩次導數做集合合并，判斷集合長度，假定集合長度超過規定的長度，認為步速為0，則清空導數集合，進行下一次數據的采集與評估；

E.每判定步速一次，執行一次運動狀態的估計；

F.如果足跡信息是與壓力相關，且步速為0時，通過計算D1的均值來體現某個時間段的壓力狀態；

運動狀態統計模塊具體為：

步驟1：將足跡圖像數據預處理與去噪；

步驟2：統計各個運動狀態的時間；

步驟3：統計切換頻率：在給定時間段的基礎上：獲取某個時間段經過預處理的運動狀態，然后對運動狀態做差分，按照不同的差分值做次數統計，獲得切換頻率統計；

步驟4：統計各個運動狀態的時間概率密度：每天定時統計運動狀態，在每個統計間隔里，將每種運動狀態所處的占時比，作為狀態概率。

2.根據權利要求1所述一種基于足跡的運動狀態監控系統，其特征在于，運動方式反饋模塊，具體是：

i.反饋運動的協調與對稱性；

ii.運動的程度評估與合理性判斷；

iii.運動方式對身體的損害度評估。

3.根據權利要求2所述一種基于足跡的運動狀態監控系統，其特征在于，反饋運動的協調與對稱性具體為：

A.在同時提供定左右腳足跡數據的前提下，對任意方向的數據向量進行鏡像變換；

B.用計算狀態評估集合的方式，計算左右腳兩個方向的同狀態下的數據向量；

C.計算不同方向數據向量的相關度，相關性越大，協調性與對稱性越好，反之越差。

4.根據權利要求2所述一種基于足跡的運動狀態監控系統，其特征在于，運動的程度評估與合理性判斷具體是：

對每天的運動狀態做統計，量化后的運動狀態與正常行走能量消耗相乘，即可得到每個運動狀態下的能量消耗，以此來評估一天的能量消耗，將能量消耗分為不同的等級，進而評估運動是否合理；

對每種運動狀態的切換頻率做統計，每種運動狀態切換頻率過高，認為過于頻繁，不利于穩定新陳代謝，跨級別的運動切換次數越多，指的是長時間的高能量運動后馬上進入靜止狀態，認為對人體運動神經與器官的放松有負面作用，會引起肌肉酸痛情況。