[發明專利]一種基于加速度信號的自適應步態周期波形異常檢測方法

在審

• 申請號: 202010138779.9
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111839526A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 涂斌斌;謝英紅;韓曉微;李華
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明提供一種基于加速度信號的自適應步態周期波形異常檢測方法，涉及信號處理技術領域。本發明輸入三軸方向加速度信號，計算合成信號x(n)來構成步態加速度序列X'；預處理后得到步態周期矩陣X；計算第i個步態周期X_i波形的相位區間r上x_i(n)與之間的標準差ρ_i(r)，并構成檢測值Ρ_i＝[ρ_i(1),ρ_i(2),…,ρ_i(r)]；計算第i個步態周期X_i波形檢測值P_i與L?1個第j個步態周期X_j波形檢測值P_j之間的Manhattan距離d(Ρ_i,Ρ_j)，得到第i個步態周期X_i波形衡量指標D_manh(i)，i,j＝1,2,…,L，且i≠j。計算衡量指標D_manh(i)的平均值根據衡量指標D_manh(i)值按從小到大順序重新組合得到步態周期矩陣X”；該方法使用相位區間為單位，分段計算區間內數據的標準差，來構成一個波形檢測值向量，自適應性的、綜合的衡量各步態周期波形間的異常程度。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種基于加速度信號的自適應步態周期波形異常檢測方法。

背景技術

對于以步態加速度信號周期波形為特征的步態識別方法，基于固定閾值的波形檢測方法往往導致有效性信息的丟失。其主要原因在于波形檢測的方法不具自適應性，無法滿足非平穩時變特性的步態信號波形異常的檢測需求。考慮到步態運動模式對應各功能時相的實際情況，通過計算各相位區間內數據檢測值的相似性，來自適應的檢測步態周期波形，以提高步態特征的有效性與穩定性。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于加速度信號的自適應步態周期波形異常檢測方法。該方法針對以步態加速度信號周期波形為特征的識別方法，能夠自適應性的檢測異常，采用以步態周期中的相位區間為單位，分段計算區間內數據的標準差，并組合標準差來構成一個波形檢測值向量，自適應性的、綜合的衡量各步態周期波形間的異常程度。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種基于加速度信號的自適應步態周期波形異常檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：輸入三軸方向加速度信號，根據公式(1)合成信號x(n)，構成步態加速度序列X’＝[x(1)，x(2)，...，x(n)，...，x(N)]；

其中a(n)、b(n)和c(n)分別表示前進方向、重力方向和水平方向的加速度值，n＝1,2,…,N，N為步態序列長度；

步驟2：根據公式(2)-(4)來混合濾波步態序列X’，其中第一層中值濾波為y₁(n)，第二層移動平均濾波為y₂(n)，然后歸一化步態序列y₂(n)至區間[0,1]，線性插值每個步態周期序列至100個點，得到步態步態周期矩陣x_i(n)為第i個步態周期采樣點的合成信號，且i＝1,2,…,L，L為步態周期數目；w₁為中值濾波器窗口長度，w₁＝2k₁+1，y₁(n)為中值濾波后輸出值，而w₂為移動平均濾波器窗口長度，w₂＝2k₂+1，y₂(n)為移動平均濾波后輸出值，k₁、k₂為正整數，h(n)為移動平均濾波器的單位沖激響應；

y₁(n)＝median(x(n-k₁),…,x(n-1),x(n),x(n+1),…,x(n+k₁)) (2)