【技术实现步骤摘要】
运动分析方法、装置、电子设备及计算机存储介质
[0001]本申请涉及运动分析
，尤其涉及一种运动分析方法、装置、电子设备及计算机存储介质。
技术介绍
[0002]运动是人类日常生活中重要的组成部分，运动需要人体不同关节相关配合。在运动过程中，人们可能因运动姿势不标准、关节受力过大导致不同程度的运动损伤。
[0003]目前，可以通过专业的运动捕捉系统和逆动力学分析软件来仿真求解关节受力，进而完成运动指导。但这种方案的算法复杂，设备成本较高，不便于用户日常使用。
[0004]因此，如何获取一种较为简单的、成本较低的方法来计算关节受力以有效提供损伤风险预警是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]本申请实施例公开一种运动分析方法、装置、电子设备及计算机存储介质，通过较为简单的方法来计算关节受力情况以提供损伤风险预警。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种运动分析方法，该方法包括：
[0007]依据目标对象的身体参数获取所述目标对象的第一数据；所述第一数据包括人体环节的质量、质心、转动惯量；
[0008]获取所述目标对象的第二数据和足部的离地状态；所述第二数据包括人体环节质心的运动速度、角速度及人体关节位置信息；
[0009]基于所述离地状态计算所述踝关节的第一数值和第二数值；
[0010]基于所述目标对象的运动姿势，构建第一坐标系，所述第一坐标系用于构建齐次变换矩阵和获取所述人体关节在所述第一坐标系的第一坐标；>[0011]基于所述齐次变换矩阵，根据所述第一坐标和所述第一数据计算小腿的角速度；
[0012]基于所述第一数据、所述第二数据、所述踝关节的第一数值和第二数值及所述小腿的角速度计算所述膝关节的第三数值和第四数值。
[0013]在本申请中，通过获取目标对象的人体惯性参数和运动姿态数据结合离地状态，依据动量定理、动量矩定理计算目标对象踝关节的关节受力和力矩，结合踝关节的关节力和力矩计算膝关节的关节力和力矩，相比于现有的方案，如需通过专业的运动分析设备检测踝关节的关节力，基于该关节力计算踝关节的力矩，再计算膝关节的力矩。本申请可以基于目标对象的离地状态计算踝关节的关节力和力矩，再计算膝关节的关节力和力矩，计算方法较为简单，使用过程中无需采用专业的运动分析设备以降低成本。
[0014]结合第一方面，在其中一种可能的实施方式中，所述方法还包括：基于所述齐次变换矩阵，根据所述第一坐标和所述第一数据计算大腿的角速度；基于所述第一数据、所述第二数据、所述踝关节的第一数值和第二数值、所述膝关节的第三数值和第四数值及所述大腿的角速度计算所述髋关节的第五数值和第六数值。
[0015]本申请在计算出踝关节、膝关节的关节力、力矩的基础上，还可以结合大腿的角速度和人体惯性参数和运动姿态数据可以计算出髋关节的关节力和力矩。
[0016]结合第一方面，在其中一种可能的实施方式中，基于所述离地状态计算所述踝关节的第一数值和第二数值，包括：当所述离地状态为第一状态的情况下，所述踝关节的第一数值和第二数值均为0；当所述离地状态为第二状态的情况下，根据所述第一数据和所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值；当所述离地状态为第三状态的情况下，根据所述第一数据、所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值；所述第二数据为所述人体关节的位置信息，第二坐标为所述目标对象的重心投影坐标，第三坐标、第四坐标为所述踝关节坐标，所述第二坐标、第三坐标、第四坐标根据所述第二数据获得。
[0017]本申请将离地状态分为三种情况，包括单脚触地状态、双脚触地状态和双脚腾空状态，基于检测到的不同离地状态，区分情形计算踝关节的关节力和力矩。基于不同的离地状态，使用不同的数据进行计算，能够快速简便的计算出不同离地状态下的踝关节的关节和力矩。
[0018]结合第一方面，在其中一种实施方式中，所述根据所述第一数据和所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值，包括：通过以下公式计算所述第一数值和第二数值，
[0019]F1+F2＝Σm
i
Δv
ci
+G
[0020]M1+M2＝Σ(J
i
Δω
i
‑
r
i
×
m
i
g)
[0021]其中：F1、F2为所述踝关节的第一数值，M1、M2为所述踝关节的第二数值，m
i
为所述人体环节的质量，v
ci
为所述人体环节质心的运动速度，G为根据所述身体参数计算的所述用户的重量，J
i
为所述人体环节的转动惯量，ω
i
为所述人体环节质心的角速度，r
i
为依据所述人体环节质心到参考点的矢量，g为重力加速度。
[0022]本申请基于单脚触地的离地状态，腾空状态的踝关节的关节力和力矩为0，触地状态的踝关节可以结合人体惯性参数的相关信息和人体关节运动数据依据上述公式计算出关节力和力矩。
[0023]结合第一方面，在其中一种可能的实施方式中，根据所述第一数据、所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值；所述第二数据为所述人体关节的位置信息，第二坐标为所述目标对象的重心投影坐标，第三坐标、第四坐标为所述踝关节坐标，所述第二坐标、第三坐标、第四坐标根据所述第二数据获得，包括：通过以下公式计算所述第一数值和第二数值，
[0024]F1+F2＝Σm
i
Δv
ci
+G
[0025]M1+M2＝Σ(J
i
Δω
i
‑
r
i
×
m
i
g)
[0026][0027][0028][0029][0030]其中：F1、F2为所述踝关节的第一数值，M1、M2为所述踝关节的第二数值，m
i
为所述人体环节的质量，v
ci
为所述人体环节质心的运动速度，G为根据所述身体参数计算的所述用户的重量，J
i
为所述人体环节的转动惯量，ω
i
为所述人体环节质心的角速度，r
i
为所述人体环节质心到参考点的矢量，P
proj
为所述第二坐标，P1为所述第三坐标，P2为所述第四坐标。
[0031]本申请基于双脚触地的离地状态，可以结合人体惯性参数的相关信息、人体关节运动数据及踝关节的关节节点坐标依据上述公式计算出关节力和力矩。
[0032]结合第一方面，在其中一种可能的实施方式中，基于所述齐次变换矩阵，根据所述第一坐标和所述第一数据计算小腿的角速度，包括：将所述第一坐标对应以下公式计算所述人体关节的转动角，基于所述人体关节的转动角计算所述小腿的角速度，
[0033][0034](1≤i≤6，i为正整数)
[0035]其中，m为系数，p为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种运动分析方法，其特征在于，包括：依据目标对象的身体参数获取所述目标对象的第一数据；所述第一数据包括人体环节的质量、质心、转动惯量；获取所述目标对象的第二数据和足部的离地状态；所述第二数据包括人体环节质心的运动速度、角速度及人体关节位置信息；基于所述离地状态计算所述踝关节的第一数值和第二数值；基于所述目标对象的运动姿势，构建第一坐标系，所述第一坐标系用于构建齐次变换矩阵和获取所述人体关节在所述第一坐标系的第一坐标；基于所述齐次变换矩阵，根据所述第一坐标和所述第一数据计算小腿的角速度；基于所述第一数据、所述第二数据、所述踝关节的第一数值和第二数值及所述小腿的角速度计算所述膝关节的第三数值和第四数值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述齐次变换矩阵，根据所述第一坐标和所述第一数据计算大腿的角速度；基于所述第一数据、所述第二数据、所述踝关节的第一数值和第二数值、所述膝关节的第三数值和第四数值及所述大腿的角速度计算所述髋关节的第五数值和第六数值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于所述离地状态计算所述踝关节的第一数值和第二数值，包括：当所述离地状态为第一状态的情况下，所述踝关节的第一数值和第二数值均为0；当所述离地状态为第二状态的情况下，根据所述第一数据和所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值；当所述离地状态为第三状态的情况下，根据所述第一数据、所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值；所述第二数据为所述人体关节的位置信息，第二坐标为所述目标对象的重心投影坐标，第三坐标、第四坐标为所述踝关节坐标，所述第二坐标、第三坐标、第四坐标根据所述第二数据获得。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一数据和所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值，包括：通过以下公式计算所述第一数值和第二数值，F1+F2＝Σm
i
Δv
ci
+GM1+M2＝Σ(J
i
Δω
i
‑
r
i
×
m
i
g)其中：F1、F2为所述踝关节的第一数值，M1、M2为所述踝关节的第二数值，m
i
为所述人体环节的质量，v
ci
为所述人体环节质心的运动速度，G为根据所述身体参数计算的所述用户的重量，J
i
为所述人体环节的转动惯量，ω
i
为所述人体环节质心的角速度，r
i
为依据所述人体环节质心到参考点的矢量，g为重力加速度。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一数据、所述第二数据计算所述踝关节的第一数值和第二数值；所述第二数据为所述人体关节的位置信息，第二坐标为所述目标对象的重心投影坐标，第三坐标、第四坐标为所述踝关节坐标，所述第二坐标、第三坐标、第四坐标根据所述第二数据获得，包括：通过以下公式计算所述第一数值和第二数值，F1+F2＝Σm
i
Δv
ci
+GM1+M2＝Σ(J
i
Δω
i
‑
r
i
×
m
i
g)
其中：F1、F2为所述踝关节的第一数值，M1、M2为所述踝关节的第二数值，m
i
为所述人体环节的质量，v
ci
为所述人体环节质心的运动速度，G为根据所述身体参数计算的所述用户的重量，J
i
为所述人体环节的转动惯量，ω
i
为所述人体环节质心的角速度，r
i
为所述人体环节质心到参考点的矢量，P
proj
为所述第二坐标，P1为所述第三坐标，P2为所述第四坐标。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，基于所述齐次变换矩阵，根据所述第一坐标和所述第一数据计算小腿的角速度，包括：将所述第一坐标对应以下公式计算所述人体关节的转动角，基于所述人体关节的转动角计算所述小腿的角速度，所述人体关节的转动角，基于所述人体关节的转动角计算所述小腿的角速度，其中，m为系数，p为所述第一坐标，a、d、α为所述第一坐标系中已知距离或角度，θ为初始夹角+所述人体关节的转动角。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一数据、所述第二数据、所述踝关节的第一数值和第二数值及所述小腿的角速度计算所述膝关节的第三数值和第四数值，包括：通过以下公式计算所述第三数值和第四数值，数值，包括：通过以下公式计算所述第三数值和第四数值，其中，F3为所述第三数值，M4为所述第四数值，m
shank
为所述第一数据中的小腿质量，为所述第二数据中小腿质心的速度，r
shank
为依据所述第一数据和所述第二数据得出的小腿质心距离参考点的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇，刘航，徐腾，陈霄汉，
申请(专利权)人：华为终端有限公司，
类型：发明
国别省市：
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