[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于多模態(tài)信息融合的步態(tài)零速檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711398588.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108186021B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成;龍舟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京中科匯成科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): A61B5/103
• 分類(lèi)號(hào): A61B5/103;A61B5/11;G06K9/62
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明屬于可穿戴方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多模態(tài)信息融合的步態(tài)零速檢測(cè)方法，同時(shí)，本發(fā)明還提供一種基于多模態(tài)信息融合的步態(tài)零速檢測(cè)系統(tǒng)，本方法包括信息采集、信息預(yù)處理、傳感器校準(zhǔn)、零速區(qū)間確定方法，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在零速檢測(cè)方法由于一般為單一檢測(cè)閾值方法和固定時(shí)間閾值方法且閾值設(shè)定缺少理論研究且復(fù)雜，從而導(dǎo)致檢測(cè)方法精確性差的問(wèn)題，本發(fā)明具有提高了檢測(cè)的精度、準(zhǔn)確度更高、方便后續(xù)處理和計(jì)算、提高了系統(tǒng)的實(shí)用性的有益技術(shù)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可穿戴方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多模態(tài)信息融合的步態(tài)零速檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

步態(tài)分析(gait analysis)是一種通過(guò)觀察或采集行走時(shí)人體的姿態(tài)，得出并分析步態(tài)參數(shù)的技術(shù)，常見(jiàn)的步態(tài)參數(shù)包括空間參數(shù)(步幅、步長(zhǎng)、步寬等)，時(shí)間參數(shù)(站立/擺動(dòng)期、單步時(shí)間、步頻等)，以及這些參數(shù)的左右腳的對(duì)稱(chēng)性、長(zhǎng)期數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性等。步態(tài)分析在體育運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療康復(fù)等方面發(fā)揮著非常重要的作用，并得到了廣泛的應(yīng)用和研究。傳統(tǒng)的步態(tài)分析的設(shè)備和方法，一般都是大型醫(yī)院和康復(fù)中心使用的三維步態(tài)分析儀器，這樣的設(shè)備有以下缺點(diǎn)：需要占用較大場(chǎng)地面積，專(zhuān)業(yè)安裝，成本費(fèi)用高，測(cè)試使用不便等。近年來(lái)，隨著微機(jī)電(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于MEMS技術(shù)的慣性傳感器(Inertial Measurement Unit，IMU)也有了很大的改進(jìn)。基于MEMS技術(shù)的慣性傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、響應(yīng)快、成本低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，這使得MEMSIMU成為步態(tài)分析技術(shù)的理想選擇，成為一大研究熱點(diǎn)；

基于MEMS IMU的步態(tài)分析技術(shù)，是利用人體行走時(shí)足部運(yùn)動(dòng)的周期特性，通過(guò)采集到的周期運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算進(jìn)而得到步態(tài)分析的時(shí)空參數(shù)。但是不可避免的問(wèn)題是，慣性傳感器主要是由陀螺儀和加速度計(jì)組成，而陀螺儀和加速度計(jì)自身存在不可避免的誤差因數(shù)導(dǎo)致采用積分和運(yùn)算得到速度和位置的信息中包含了隨時(shí)間積累的誤差，這將直接影響步態(tài)參數(shù)計(jì)算的精度。因此，在目前MEMS IMU技術(shù)的發(fā)展水平下，對(duì)累積誤差的處理就顯得異常重要。零速檢測(cè)方法是消除累積誤差的重要方法，現(xiàn)有的零速檢測(cè)方法一般為單一檢測(cè)閾值方法和固定時(shí)間閾值方法，閾值設(shè)定缺少理論研究且復(fù)雜，檢測(cè)方法精確性差，綜上所述，發(fā)明一種基于多模態(tài)信息的、精確的零速檢測(cè)方法，專(zhuān)用于步態(tài)分析的技術(shù)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義；

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在零速檢測(cè)方法由于一般為單一檢測(cè)閾值方法和固定時(shí)間閾值方法且閾值設(shè)定缺少理論研究且復(fù)雜，從而導(dǎo)致檢測(cè)方法精確性差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于多模態(tài)信息融合的步態(tài)零速檢測(cè)方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出現(xiàn)有技術(shù)存在零速檢測(cè)方法由于一般為單一檢測(cè)閾值方法和固定時(shí)間閾值方法且閾值設(shè)定缺少理論研究且復(fù)雜，從而導(dǎo)致檢測(cè)方法精確性差的問(wèn)題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于多模態(tài)信息融合的步態(tài)零速檢測(cè)方法，包括：

零速區(qū)間確定方法：

將在周期性的步態(tài)行走中每一時(shí)刻分別形成的足底總壓力值擬合為足底總壓力曲線且同步擬合慣性傳感器數(shù)據(jù)曲線；

在足底總壓力曲線的足底總壓力上升區(qū)間內(nèi)，將慣性傳感器數(shù)據(jù)曲線中的靜止點(diǎn)確定為零速開(kāi)始點(diǎn)；

在足底總壓力曲線的足底總壓力下降區(qū)間內(nèi)，將慣性傳感器數(shù)據(jù)曲線中的啟動(dòng)點(diǎn)確定為零速結(jié)束點(diǎn)；

所述零速開(kāi)始點(diǎn)至零速結(jié)束點(diǎn)形成零速區(qū)間。

進(jìn)一步，所述零速區(qū)間確定方法還包括：

在周期性的步態(tài)行走中每一時(shí)刻，通過(guò)壓力值求和計(jì)算公式分別累加前腳掌各壓力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)以及腳后跟各壓力點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)形成足底總壓力值；

進(jìn)一步，所述壓力值求和計(jì)算公式：

P＝P1+P2；