一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统，其包括：利用预先设置在测力平台上的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。本发明专利技术性能可靠，敏感度高，能实现对人体重心的自动检测，可为人体平衡障碍患者提供一种简单而快捷的人体重心位置检测途径。简单而快捷的人体重心位置检测途径。简单而快捷的人体重心位置检测途径。

【技术实现步骤摘要】
一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种人体平衡测试领域，特别是关于一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，老龄化人口和因各种各样的运动意外受伤造成的平衡能力失调的患者越来越多。若人体平衡能力出现问题，轻则导致患者在日常生活中过于小心产生危机跌倒的心理或将影响人体的自由行动能力；重则将会限制或丧失自主活动能力，导致患者的日常生活质量严重下降。因此，针对此类社会群体研究其人体平衡能力并进行准确的评估，从而制定有效的训练方法就显得尤为重要。
[0003]利用人体平衡测试仪不仅能定量、客观、准确的评估被测试者的平衡能力，而且能了解被测试者的平衡障碍点，一方面可以提前预测被测试者摔倒的风险，另一方面可以为被测试者制定有效地治疗方案，有助于患者康复。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统，其性能可靠，敏感度高，能实现对人体重心的自动检测，可为人体平衡障碍患者提供一种简单而快捷的人体重心位置检测途径。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术采取的技术方案为：一种基于包络面积的人体平衡测试方法，其包括：利用预先设置在测力平台上的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。
[0006]进一步，预先设置在测力平台上的多个压力传感器，包括：在测力平台上设置有12个压力传感器，沿测力平台的几何中心呈均匀对称分布。
[0007]进一步，计算测试者的重心坐标，包括：设定测力平台的中心坐标为原点，将测力平台视为水平状态，建立二维直角坐标系，则得到各个传感器的坐标；根据各个传感器采集到的压力大小确定测试者的各重力分力，由各重力分力得到重心坐标。
[0008]进一步，在计算测试者的重心坐标之前，还包括数据处理的步骤：将采集到的压力信号转换成相应的电压信号，并对电压信号进行滤波和放大处理后，将模拟信号转换成数字信号，然后进行重心坐标的计算。
[0009]进一步，绘制重心投影点的点集最小凸边形，包括：将所有重心投影点进行连线，绘制出连线后的重心投影点的重心包络的最小凸边形；该最小凸边形包含所有的重心轨迹投影点。
[0010]进一步，重心轨迹包络面积为：
[0011][0012]式中，h为重心投影点集最小凸边形的顶点数，Area为重心轨迹包络面积，x
j
为第j个凸边形顶点的x坐标，y
j
为第j个凸边形顶点的y坐标。
[0013]进一步，根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力，包括：重心轨迹包络面积的数值小于设置的阈值，则人体平衡能力达标；反之，则人体平衡能力不达标。
[0014]第二方面，本专利技术采取的技术方案为：一种基于包络面积的人体平衡测试系统，其包括：测试模块，利用预先设置的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；面积计算模块，绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；平衡能力确定模块，根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。
[0015]第三方面，本专利技术采取的技术方案为：一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
[0016]第四方面，本专利技术采取的技术方案为：一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
[0017]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0018]本专利技术能够简便、准确、快速地计算出人体重心坐标以及人体重心包络面积，且该系统能够实现对人体重心的自动检测、数据存储以及人体重心轨迹的实时显示，可为人体平衡障碍患者提供一种简单而快捷的人体重心位置检测途径。本专利技术性能可靠、敏感度较高、操作简便，同时能够节约医生的时间。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例中的整体结构示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例中各压力传感器受力情况示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例中重心投影点移动轨迹；
[0022]图4是本专利技术实施例中重心投影点集最小凸边形。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0025]目前大多数脑卒中、偏瘫等患者存在着严重的平衡功能障碍，通过采用人体平衡测试仪能够定量、客观地评定被测试者的平衡能力。本专利技术采用人体重心包络面积计算方法，设置了重心坐标点的计算方法，进行人体平衡测试。经测试，本专利技术得平衡测试系统既可稳定地运行，能够实时地显示被测试者的重心坐标点轨迹,具有良好的平衡测试功能，使用本专利技术的包络面积计算方法运行速度快，具有良好的稳定性，可以进行有效的人体重心包络面积计算。
[0026]本专利技术通过分析人体重心坐标的测试原理以及力矩平衡原理可以得出测力平台反作用力中心点的坐标计算公式，采用十二支点人体重心测力平台和人体专用的称重传感器，使其十二支点的测量速度和准确性都得到了极大的改善；提出选取基准凸包的重心包络面积算法，加快包络面积的运算速度。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，提供一种基于包络面积的人体平衡测试方法。本实施例中，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0028]1)利用预先设置在测力平台上的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；
[0029]2)绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；
[0030]3)根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。
[0031]上述步骤1)中，预先设置在测力平台上的多个压力传感器，具体为：在测力平台上设置有12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于包络面积的人体平衡测试方法，其特征在于，包括：利用预先设置在测力平台上的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。2.如权利要求1所述基于包络面积的人体平衡测试方法，其特征在于，预先设置在测力平台上的多个压力传感器，包括：在测力平台上设置有12个压力传感器，沿测力平台的几何中心呈均匀对称分布。3.如权利要求1所述基于包络面积的人体平衡测试方法，其特征在于，计算测试者的重心坐标，包括：设定测力平台的中心坐标为原点，将测力平台视为水平状态，建立二维直角坐标系，则得到各个传感器的坐标；根据各个传感器采集到的压力大小确定测试者的各重力分力，由各重力分力得到重心坐标。4.如权利要求1所述基于包络面积的人体平衡测试方法，其特征在于，在计算测试者的重心坐标之前，还包括数据处理的步骤：将采集到的压力信号转换成相应的电压信号，并对电压信号进行滤波和放大处理后，将模拟信号转换成数字信号，然后进行重心坐标的计算。5.如权利要求1所述基于包络面积的人体平衡测试方法，其特征在于，绘制重心投影点的点集最小凸边形，包括：将所有重心投影点进行连线，绘制出连线后的重心投影点的重心包络的最小凸边形；该最小凸边形包含所有的重心轨迹投影点。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷玉海，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：