【技术实现步骤摘要】
一种步态分析方法、系统以及改善行走障碍的装置
[0001]本专利技术涉及步态分析
,具体涉及一种步态分析方法、系统以及改善行走障碍的装置。
技术介绍
[0002]在如今的医疗体系中,医生往往需要通过观看患者的步态,来判断帕金森患者症状的严重程度。其采用的具体方法为实时监测观察患者的步行状态,比如步长、步速、转弯时的速度等,通过这些判断患者的症状轻重,从而对患者制定不同的治疗计划,或者评价患者的康复程度。为制定康复治疗计划和评定康复疗效提供客观依据。现有的这种方式需要医生用肉眼进行观察,每个医生得到的结论会有些许差别,缺少客观性;医生需要随时对患者的步行状况进行和观察,需要花费大量的时间,且会增加医生的工作负担;对患者来说,步态分析的过程需要在医院中进行,就医的路途中需要花费大量的时间精力,增加了患者的负担。
[0003]因此,如何为医生提供患者脚部客观全面的运动数据,并减轻医生与患者的负担,成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题,本专利技术实施例提供一种步态分析方法、系统以及改善行走障碍的装置,解决现有的技术问题。
[0005]为解决
技术介绍
中存在的技术问题,本专利技术提供以下技术方案:
[0006]第一方面,本专利技术提供一种步态分析方法,所述方法包括以下步骤:
[0007]获取惯性传感器采集的三轴加速度数据和三轴角速度数据;
[0008]对三轴加速度数据和三轴角速度数据进行四元数运算,得到与地面 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种步态分析方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:获取惯性传感器采集的三轴加速度数据和三轴角速度数据;对三轴加速度数据和三轴角速度数据进行四元数运算,得到与地面坐标系对应的三轴加速度和三轴欧拉角;识别脚部的摆动状态和静止状态;根据三轴加速度、三轴欧拉角以及脚部的摆动状态和静止状态进行分析,得到与直线行走过程、转弯过程、脚与地面夹角和脚部震颤相关的步态参数;将步态参数的类型以及与步态参数相对应的数值上传至服务器。2.如权利要求1所述的一种步态分析方法,其特征在于,所述识别脚部的摆动状态和静止状态包括:设定临界动作阈值并通过状态变量stationary表示,当状态变量stationary为1时,表明脚部处于静止状态,当状态变量stationary为0,表明脚部处于摆动状态;对三轴加速度进行预处理得到加速度信号,令加速度信号超过临界动作阈值视为摆动状态,加速度信号低于临界动作阈值视为静止状态,得到第一状态变量stationary1;获取压力传感器采集的压力数据,令压力数据超过临界动作阈值视为摆动状态,压力数据低于临界动作阈值视为静止状态,得到第二状态变量stationary2;对第一状态变量stationary1和第二状态变量stationary2进行或运算,根据运算结果识别脚部的摆动状态和静止状态。3.如权利要求2所述的一种步态分析方法,其特征在于,所述对三轴加速度进行预处理,得到加速度信号包括:计算三轴加速度的矢量和,得到原始加速度信号;对原始加速度信号进行高通滤波处理,截止频率设为0.01Hz,得到一次滤波加速度信号;对一次滤波加速度信号进行绝对值运算后进行低通滤波处理,截止频率设为5Hz,得到最终的加速度信号。4.如权利要求2所述的一种步态分析方法,其特征在于,所述直线行走过程相关的步态参数获得方法包括:对状态变量stationary进行一阶差分运算,得到差分向量stationary
diff
;将数值为
‑
1的差分向量stationary
diff
识别为每一步起始的时刻,将数值为1的差分向量stationary
diff
识别为每一步结束的时刻,分别统计数值为
‑
1和1的差分向量stationary
diff
的数量;选取统计结果中的最小值,得到步态参数中的步数step_n;选取差分向量stationary
diff
所有数值为
‑
1的起始点idx
start
以及差分向量stationary
diff
所有数值为1的结束点idx
end
;计算从起始点idx
start
至结束点idx
end
对应的速度vel;根据起始点idx
start
之前每一时刻的速度vel计算得到每一步的起始位置pos
i,start
,根据结束点idx
end
之前每一时刻的速度vel计算得到每一步的结束位置pos
i,end
;计算结束位置pos
i,end
与起始位置pos
i,start
的差值,得到步态参数中的步长step_length;计算每一步摆动过程的起始点idx
i,start
到下一步的起始点idx
i+1,start
的数据长度,得到每一步的数据长度N
i
;计算每一步的数据长度N
i
与采样率fs的比值并取平均值,得到摆动周期step_T;计算摆动周期step_T的倒数,得到步态参数中的步频step_freq;
计算单位时间内在采样频率fs下总的步长step_length与总的数据长度N的比值,得到步态参数中的步速step_vel;计算所有步长step_length的标准差与步长step_length的比值,得到步态参数中的步态变异系数step_SD。5.如权利要求1所述的一种步态分析方法,其特征在于,所述转弯过程相关的步态参数获得方法包括:选取三轴角速度数据进行四元数运算后得到的X轴方向的欧拉角euler
x
;对欧拉角euler
x
进行一阶差分运算,得到差分欧拉角euler
diff
;提取差分欧拉角euler
diff
中所有的极大值点idx_peaks
pos
和极小值点idx_peaks
neg
;根据差分欧拉角peaks
diff
中所有的极大值点idx_peaks
pos
和所有的极小值点idx_peaks
neg
进行分析,得到每一步的起始点idx
start
和结束点idx
end
;计算结束点idx
end
对应的欧拉角euler(idx
end
)与起始点idx
start
对应的欧拉角euler(idx
start
)的差值,得到角度差值Δ;按照若角度差值Δ的绝对值低于第一阈值,则将极大值点idx_peaks
pos
和极小值点idx_peaks
neg
剔除;若角度差值Δ超过第二阈值,则将极小值点idx_peaks
neg
剔除;若角度差值Δ低于第三阈值,则将极大值点idx_peaks
pos
剔除的规则遍历所有得到的每一步的起始点idx
start
和结束点idx
end
,统计剩余的极大值点idx_peaks
pos
和极小值点idx_peaks
neg
的总数,得到步态参数中的转弯步数turn_n;计算转弯步数turn_n中每一步结束点idx
end
对应的欧拉角eul...
【专利技术属性】
技术研发人员:王开亮,陈彪,冯军,胡威,孟源,
申请(专利权)人:北京戴来科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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