[發明專利]一種足底信息監測方法及智能鞋墊裝置

有效

• 申請號: 202110641937.7
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113331829B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李峰;李金衛;許林琪;張鑫;于天卓
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/103;A61B5/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種足底信息監測方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取步態信息；所述步態信息為一維時間序列，所述步態信息包括足底壓力信息、足部姿態和加速度信息；所述足部姿態包括角速度信息；

利用ITO模組對所述步態信息進行處理，得到足底信息監測結果；所述足底信息監測結果包括：步態識別結果、疲勞識別結果和平衡能力判斷結果；

所述ITO模組包括U-net網絡、Ret-net網絡和平衡能力判斷模塊；利用所述U-net網絡對所述步態信息進行處理，得到所述步態識別結果；利用所述Ret-net網絡對所述步態信息進行處理，得到所述疲勞識別結果；利用所述平衡能力判斷模塊對所述足底壓力信息進行處理，得到所述平衡能力判斷結果；

所述利用所述平衡能力判斷模塊對所述足底壓力信息進行處理，得到所述平衡能力判斷結果，具體包括：

靜態平衡能力判斷：

獲取左右兩只腳的足底壓力信息；

根據所述左右兩只腳的足底壓力信息，利用和計算采集數據每一幀的壓力中心(X,Y)，其中F_i為足底壓力信息，(x_i,y_i)為第i個傳感器的坐標；

根據所述壓力中心(X,Y)，利用計算壓力中心移動的路徑；(X_n,Y_n)為第n幀的壓力中心，n大于或等于2；

利用橢圓包絡確定總路徑長度，得到靜態平衡能力判斷結果；橢圓包絡的面積小于第五閾值，表示靜態平衡能力好；

動態平衡能力判斷：

獲取待處理周期的步態周期信息和左右兩只腳的足底壓力信息；

計算所述步態周期信息在高度方向的積分，得到抬腳高度；

計算所述左右兩只腳的足底壓力信息在所述待處理周期內的左足底壓力平均值、右足底壓力平均值和所述抬腳高度在所述待處理周期內的高度變化率；

根據所述左足底壓力平均值、所述右足底壓力平均值和所述高度變化率得到動態平衡能力判斷結果；所述左足底壓力平均值與所述右足底壓力平均值大于第六閾值，且所述高度變化率大于第七閾值，表示動態平衡能力差。

2.根據權利要求1所述的足底信息監測方法，其特征在于，所述利用所述U-net網絡對所述步態信息進行處理，得到所述步態識別結果，具體包括：

獲取待處理周期的步態周期信息；

計算所述步態周期信息的相關系數；所述相關系數與平衡性成正相關；

計算所述步態周期信息在高度方向的積分，得到抬腳高度；

根據角速度信息確定行走周期中足尖離地的時間區間，然后對該區間的加速度信息進行積分，得到足部離地角度；

根據角速度信息和足底壓力信息判斷足底接觸地面和承受重力的時間；若所述足底壓力信息小于第一閾值且所述角速度信息變化率大于第二閾值，則步態周期中這個時間區間為擺動相；若足底壓力信息大于第三閾值且所述角速度信息變化率小于第四閾值，則步態周期中這個時間區間為支撐相。

3.根據權利要求1所述的足底信息監測方法，其特征在于，所述方法還包括：在所述利用ITO模組對所述步態信息進行處理，得到足底信息監測結果之前，將所述足底壓力信息轉換為足底壓力數字信號。

4.根據權利要求1所述的足底信息監測方法，其特征在于，所述方法還包括：在所述利用ITO模組對所述步態信息進行處理，得到足底信息監測結果之前，對所述步態信息進行預處理，得到有效步態信息。

5.一種智能鞋墊裝置，其特征在于，所述裝置包括：多個壓力傳感器、慣性姿態傳感器、和包括U-net網絡、Ret-net網絡和平衡能力判斷模塊的ITO模組，所述多個壓力傳感器和所述慣性姿態傳感器均與所述ITO模組連接；所述ITO模組用于實現權利要求1-4任一項所述的足底信息監測方法。

6.根據權利要求5所述的智能鞋墊裝置，其特征在于，所述裝置還包括：預處理模塊和ADC模組；所述ADC模組分別與所述多個壓力傳感器和所述ITO模組連接，所述預處理模塊還與所述慣性姿態傳感器和所述ITO模組連接。