[發明專利]一種基于傅里葉變換的高可用性步態分析方法

在審

• 申請號: 201811463175.0
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109273090A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王波濤;門慧超;鄧詩卓
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G06K9/00;A61B5/11
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種基于傅里葉變換的高可用性步態分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一階段，進行數據預處理；

將三軸加速度一維化后使用Savitzky-Golay方法降噪，降噪后數據仍存在兩端的不相關數據，通過滑動窗口與均值結合的方法，去除最大值小于均值最小值大于均值的兩端不相關數據；

第二階段，步態周期數據求解；

第一步使用快速傅里葉變換方法求解出初始平均步數IS與初始平均周期IP；

第二步精確切分步驟；

Step 1：參數求解：求出第一階段處理得出的數據集的所有波峰、波谷、上限值與下限值，其中上限值設定為此組時間序列數據的均值，下限值設定為所有波谷值從小到大排序的第IS個波谷值，此值必須小于均值；若第一步快速傅里葉變換計算后的初始平均步數非整數則向上取整；

Step 2：標記起點：符合以下條件的波谷點即為當前步態數據段起點：式中trough_i、trough_i+1、trough_i-1分別為當前波谷點、后一波谷點、前一波谷點；N₁為經驗值；

Step 3：標記首波峰：已標記過起點，大于上限值的波峰點即為當前步態數據段的首波峰點；

Step 4：標記中心波谷：已標記過起點及首波峰點，小于下限值的波谷點的波谷點為當前步態數據段的中心波谷，同時此點為步態數據段兩階段的分割點；

Step 5：標記次波峰：已標記過起點、首波峰點、中心波谷點，大于上限值的波峰點為次波峰點；

Step 6：標記終點及下步起點：根據Step 2找到下一步態數據段的起點，并將此點作為當前步態數據段的終點；當前數據段終點起點差值為當前步態數據段步態周期，并通過以下帶狀動態區間條件判斷該段是否為一個正確步態周期段：

period_i∈[N₂*IP,N₃*IP] (2)

在此區間內是一個正確步態周期段長度；N₂設為2/3，N₃設為4/3；

Step 7：循環Step2-Step6，直至該段數據末尾；若該段數據內最后一個數據段根據Step2-Step5計算已找到次波峰點則將此段數據作為一個步態段計入分析范圍，否則最末部分不計入范圍；

Step 8：結束計算，最終值為本數據集的步態段數目，并計算得出每個步態周期段的起始與終結位置。