[發明專利]一種在Python環境中計算乳房豎直相對位移的方法

有效

• 申請號: 202011411965.1
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112530579B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 陳曉娜;孫光武;李艷梅;謝紅
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G16H50/20
• 分類號: G16H50/20
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳;馬云

本發明公開了一種在Python環境中計算乳房豎直相對位移的方法，包括如下步驟：S1、數據讀入；S2、計算乳房豎直相對坐標；S3、計算人體軀干運動極大值點，得到步態周期；S4、乳房豎直相對坐標切片；S5、計算單個周期內的乳房豎直相對位移；S6、剔除乳房豎直相對位移值的異常數據；S7、重新計算經過步驟S6剔除異常值后的所有剩余的乳房豎直相對位移值的平均值，重新計算的平均值即為所述乳房豎直相對位移。本發明所述方法在保證乳房豎直相對位移計算的準確性的基礎上，能夠快速批量處理數據，在保證數據準確性的基礎上提高了數據處理效率。

技術領域

本發明是涉及一種在Python環境中計算乳房豎直相對位移的方法，屬于乳房健康運動生物力學技術領域。

背景技術

運動引起乳房不舒適甚至疼痛是女性參加體育活動的障礙。運動中乳房相對于軀干的位移過大會引起乳房不舒適，嚴重時甚至引起疼痛，這一癥狀影響了70％的女性。劇烈的乳房相對位移對庫珀韌帶的反復過度拉伸是引起乳房不舒適甚至疼痛的主要原因。乳房豎直相對位移是乳房位移中占比最大，最容易計算且最常見的一個指標。

目前乳房健康運動生物力學領域的研究對乳房豎直相對位移的計算主要使用了以下三種軟件：Microsoft Excel,MatLab,Visual 3D。其中Microsoft Excel是最常見的數據處理工具，但在Microsoft Excel中自動判斷步態周期及每個步態周期內的最大值和最小值比較困難，手工判斷和計算的可能性大，因此造成數據處理效率低，且容易出現差錯。MatLab軟件用來處理數據效率會大大提高，但在該領域內僅被用來過濾數據以使數據更加平滑，并未用來判斷步態周期及每個步態周期內的最大值和最小值。Visual 3D是專業的生物力學分析與建模軟件，而不是一個通用軟件，因此獲取困難，不利于推廣使用。

此外，目前乳房健康運動生物力學領域的研究在判斷步態周期時大都使用足部落地時間，因此在采集原始數據時必須在足部增加一個位置傳感器，并使用同步器進行同步。這既增加了實驗內容，也增加了數據處理量。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種在Python環境中計算乳房豎直相對位移的方法。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種在Python環境中計算乳房豎直相對位移的方法，包括如下步驟：

S1、數據讀入：通過三維運動捕捉系統獲取實驗對象在某運動狀態下的原始數據，并將數據讀入Python中；所述原始數據中至少包含兩類點的坐標，其中一類點的坐標代表運動中的人體軀干，另一類點的坐標代表運動中的乳房；

S2、計算乳房豎直相對坐標：將步驟S1中獲取的原始數據中的乳房豎直坐標與人體軀干豎直坐標相減，計算出實驗對象的乳房豎直相對坐標；

S3、計算人體軀干運動極大值點，得到步態周期：計算步驟S1中獲取的每個人體軀干豎直坐標數據與前后相鄰的人體軀干豎直坐標數據差值的乘積，若乘積為正，則該處數據為極值點；極值點處，若該人體軀干豎直坐標數據與前相鄰的人體軀干豎直坐標數據差值為正，則該極值點為極大值點；從第一個極大值點開始，中間間隔一個極大值點的兩個極大值點之間的時間差值即為一個步態周期，從而得到若干個步態周期；

S4、乳房豎直相對坐標切片：根據步驟S3中得到的步態周期的兩端對應的時間序號對乳房豎直相對坐標進行切片，每片對應一個步態周期；

S5、計算單個周期內的乳房豎直相對位移：計算出步驟S4中每個步態周期內的乳房豎直相對坐標的最大值與最小值；最大值和最小值的差值即為乳房豎直相對位移值，從而得到若干個單周期內的乳房豎直相對位移值；

S6、剔除乳房豎直相對位移值的異常數據：基于三西格瑪準則剔除步驟S5中乳房豎直相對位移值的異常數據；