一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫制造技术

一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，包括：信号传输模块，包括产品端信号传输处理模块、上位机端信号传输处理模块；信号预处理模块，对信号进行二维重建与去噪；信号分析模块，包括运动状态监控模块、身体客观状态监控模块；信号交互模块，包括压力信息可视化模块。该鞋垫在满足正常鞋垫具有的功能以外，还具有采集足底压力和信息的功能，与用户的客户端相连，使用户在行走的过程中可以得知自己的生物特征。

An Intelligent insole with Biometric Recognition Function

An intelligent insole with biometrics recognition function includes: signal transmission module, including Product-Side signal transmission processing module and upper computer-side signal transmission processing module; signal pre-processing module, two-dimensional reconstruction and denoising of signals; signal analysis module, including motion state monitoring module and body objective state monitoring module; signal interaction module, including pressure module. Information visualization module. The insole not only meets the function of normal insole, but also has the function of collecting plantar pressure and information. It is connected with the client of the user, so that the user can know his biological characteristics in the course of walking.

【技术实现步骤摘要】
一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫
本专利技术涉及一种智能鞋垫，具体说是一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫。
技术介绍
随着电子技术的不断发展及人们生活质量的提高，人们开始对我们的日常穿戴提出了更高的要求，智能穿戴发展迅速，智能鞋垫就是其中的一种。目前智能鞋垫的功能基本局限于人体指标(如：温度、湿度、重量、脉搏等)的测量、加热除湿服务和简单告警，典型的产品如智能电加热鞋垫等。但是这些产品大多功能单一、无法满足人们对智能产品的要求。可见，如何通过技术对其进行改进，以发挥智能鞋垫的最大功能，进而更好地为人们的生活工作服务便显得刻不容缓。
技术实现思路
本申请提供了一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，该鞋垫在满足正常鞋垫具有的功能以外，还具有采集足底压力和信息的功能，与用户的客户端相连，使用户在行走的过程中可以得知自己的生物特征。本申请的技术方案是：一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，包括：信号传输模块，包括产品端信号传输处理模块、上位机端信号传输处理模块；信号预处理模块，对信号进行二维重建与去噪；信号分析模块，包括运动状态监控模块、身体客观状态监控模块；信号交互模块，包括压力信息可视化模块。进一步的，产品端信号传输处理模块，控制芯片在激活后：A、对存储芯片中的RAM区域分为3个区域，分别是：存储当前足迹信号xc的RAM区，存储上一次采集的足迹信号xl的RAM区，差分信号RAM区；B、当进行足迹信号采集后，更新每个区域的信号内容，计算xl与xc的差，将差值按照列方向降维成1维数据后，如果整体差值小于设定阈值，则不进行通信中断，或不对通信模块供电，否则通信中断，保存至动态分配的区域，等待发送；C、控制芯片采用中断方式做信号传输，没有中断信号则不进行信号发送。进一步的，上位机端信号传输处理模块，具体是：A.对接收数据的存储内存置空，只保留两个存储区，一个是实时足迹信号区，一个是平均足迹信号区；B.当接收到信号后，通过信号叠加的方式对实时足迹信号做恢复，并更新平均足迹信号区；基于实时足迹信号的成趟足迹构建。进一步的，上述智能鞋垫还包括：稳压模块，来做电压控制，具体方式是：a)将可充电的电池或者具有充电功能的电子器件，每个鞋垫中放置n个；b)利用逻辑电路构建一个开关，当某个电池电量充足时，将断开现在的充电电路转到另一条充电电路；c)先利用压力将机械能转换为电能供稳压源充电，等待稳压源充电足够进行以后，对所有模块所初始化。进一步的，运动状态监控模块，具体包括：当前运动状态评估模块，基于步速判断当前运动属于哪种运动状态；运动状态统计模块，统计每种运动状态的时间以及切换频率；运动方式反馈模块，对运动方式是否正确进行反馈；运动计划安排模块，对运动方式给出合理性建议。更进一步的，身体客观状态监控模块，具体包括：基于CNN的赤足或穿袜足迹的身高判定系统、基于CNN的赤足或穿袜足迹的体重判定系统，基于CNN的赤足或穿袜足迹的性别判定系统。作为更进一步的，基于CNN的赤足或穿袜足迹的身高判定系统，具体包括：S1：将赤足或穿袜足迹图像进行预处理；S2：对预处理后图像的进行身高段分类，所述身高段分类具体包括：S21：将身高数据离散化；S22：制作数据集；S23：构建身高分类网络；S24：基于区间概率进行身高判断；设身高区间为M＝{m1,m2,...,mN}，隶属于各个区间的概率为P＝{p1,p2,...,pN}，则最后预测的身高区间为分别表示区间mi的上边界和下边界；作为更进一步的，基于CNN的赤足或穿袜足迹的体重判定系统，包括：S1：获取赤足或者穿袜足迹图像数据，并对图像数据进行预处理；S2：制作赤足图像数据集；S3：数据训练与特征提取：S4：根据任意一张赤足或者穿袜足迹图像判定该图像的拥有者的体重。作为更进一步的，基于CNN的赤足或穿袜足迹的性别判定系统，包括：S1：获取赤足或者穿袜足迹图像数据，并对图像数据进行预处理；S2：制作赤足图像数据集；S3：数据训练与特征提取：S4：根据任意一张赤足或者穿袜足迹图像判定该图像的拥有者的性别。作为更进一步的，压力信息可视化模块，具体是：S1：将足底压力信号灰度值化，构建足底压力数据灰度图像；S2：将足底压力数据灰度图像进行超像素重构；S3：将重构后的高像素灰度图伪彩色化，分别获得足底接触伪彩图和足底压力云图。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计的鞋垫可以在满足正常鞋垫有的功能以外，具有采集足底压力和信息的功能，与用户的客户端相连，使用户在行走的过程中可以得知自己的生物特征，如：身高、体重、体态生活状态及运动状态等，使用户可以随时掌握自己的身体情况，既方便又实用。附图说明本专利技术共有附图6幅：图1为足底压力可视化流程图；图2为实施例中超像素重构CNN网络结构图；图3为足底接触伪彩编码函数；图4为足底接触伪彩图；图5为足底压力云图编码函数；图6为足底压力云图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1本实施例提供一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，包括：信号传输模块，包括产品端信号传输处理模块、上位机端信号传输处理模块；产品端信号传输处理模块，控制芯片在激活后：A、对存储芯片中的RAM区域分为3个区域，分别是：存储当前足迹信号xc的RAM区，存储上一次采集的足迹信号xl的RAM区，差分信号RAM区；B、当进行足迹信号采集后，更新每个区域的信号内容，计算xl与xc的差，将差值按照列方向降维成1维数据后，如果整体差值小于设定阈值，则不进行通信中断，或不对通信模块供电，否则通信中断，保存至动态分配的区域，等待发送；(这里实际上保证的是能不发送尽量不发送，发送出去的都是有效的信号，包含的信息量是最大的)；C、控制芯片采用中断方式做信号传输，没有中断信号则不进行信号发送。上位机端信号传输处理模块，具体是：A.对接收数据的存储内存置空，只保留两个存储区，一个是实时足迹信号区，一个是平均足迹信号区；B.当接收到信号后，通过信号叠加的方式对实时足迹信号做恢复，并更新平均足迹信号区；基于实时足迹信号的成趟足迹构建。信号预处理模块，对信号进行二维重建与去噪；去噪的方式包括但不限于小尺度的高斯滤波、均值滤波等；信号分析模块，包括运动状态监控模块、身体客观状态监控模块；信号交互模块，包括压力信息可视化模块；稳压模块，来做电压控制，具体方式是：a)将可充电的电池或者具有充电功能的电子器件，每个鞋垫中放置两个；b)利用逻辑电路构建一个开关，当某个电池电量充足时，将断开现在的充电电路转到另一条充电电路；c)先利用压力将机械能转换为电能供稳压源充电，等待稳压源充电足够进行以后，对所有模块所初始化。本实施例智能鞋垫中的传感器大多属于压电材料，这种材料受到压力作用时会在两端面间出现电压，有无机与有机两种。为了产品的柔软性、舒适性考虑，一般采用无机的压电材料，这种材料是纳米压电材料，当具有非中心对称性的纤锌矿结构材料(如氮化镓和氮化铟等)受到外加应力时，由于晶体中离子的极化而在材料内产生压电电势。采用柔性布线方式将传感器做连接，保证了线不易断、且线路间的电磁信号干扰足够小；该智能鞋垫与客户端进行通讯，使用户通过客户端即可了解各种信息。实施例2本实施例提供一种运动状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，包括：信号传输模块，包括产品端信号传输处理模块、上位机端信号传输处理模块；信号预处理模块，对信号进行二维重建与去噪；信号分析模块，包括运动状态监控模块、身体客观状态监控模块；信号交互模块，包括压力信息可视化模块。

【技术特征摘要】
1.一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，包括：信号传输模块，包括产品端信号传输处理模块、上位机端信号传输处理模块；信号预处理模块，对信号进行二维重建与去噪；信号分析模块，包括运动状态监控模块、身体客观状态监控模块；信号交互模块，包括压力信息可视化模块。2.根据权利要求1所述一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，产品端信号传输处理模块，控制芯片在激活后：A、对存储芯片中的RAM区域分为3个区域，分别是：存储当前足迹信号xc的RAM区，存储上一次采集的足迹信号xl的RAM区，差分信号RAM区；B、当进行足迹信号采集后，更新每个区域的信号内容，计算xl与xc的差，将差值按照列方向降维成1维数据后，如果整体差值小于设定阈值，则不进行通信中断，或不对通信模块供电，否则通信中断，保存至动态分配的区域，等待发送；C、控制芯片采用中断方式做信号传输，没有中断信号则不进行信号发送。3.根据权利要求1所述一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，上位机端信号传输处理模块，具体是：A.对接收数据的存储内存置空，只保留两个存储区，一个是实时足迹信号区，一个是平均足迹信号区；B.当接收到信号后，通过信号叠加的方式对实时足迹信号做恢复，并更新平均足迹信号区；基于实时足迹信号的成趟足迹构建。4.根据权利要求1-3任一种所述一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，上述智能鞋垫还包括：稳压模块，来做电压控制，具体方式是：a)将可充电的电池或者具有充电功能的电子器件，每个鞋垫中放置n个；b)利用逻辑电路构建一个开关，当某个电池电量充足时，将断开现在的充电电路转到另一条充电电路；c)先利用压力将机械能转换为电能供稳压源充电，等稳压源充足后，对所有模块所初始化。5.根据权利要求1所述一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，运动状态监控模块，具体包括：当前运动状态评估模块，基于步速判断当前运动属于哪种运动状态；运动状态统计模块，统计每种运动状态的时间以及切换频率；运动方式反馈模块，对运动方式是否正确进行反馈；运动计划安排模块，对运动方式给出合理性建议。6.根据权利要求1所述一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，身体客观状态监控模块，具体包括：基于CNN的赤足或穿袜足迹的身高判定系统、基于CNN的赤足或穿袜足迹的体重判定系统，基于CNN的赤足或穿袜足迹的性别判定系统。7.根据权利要求6所述一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，基于CNN的赤足或穿袜足迹的身高判定系统，具体包括：S1：将赤足或穿袜足迹图像进行预处理；S2：对预处理后图像的进行身高段分类，所述身高段分类具体包括：S21：将身高数据离散化；S22：制作数据集；S23：构建身高分类网络；S24：基于区间概率进行身高判断；设身高区间为M＝{m1,m2,...,mN}，隶属于各个区间的概率为P＝{p1,p2,...,pN}，则最后预测的身高区间为分别表示区间mi的上边界和下边界；8.根据权利要求6所述一种具有生物特征识别功能的智能鞋垫，其特征在于，基于CNN的赤足或穿袜足迹的体重判定系统，包括：S1：获取赤足或者穿袜足迹图像数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：董波，张吉昌，郭宝珠，于昕晔，
申请(专利权)人：大连恒锐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21