防摔倒预警系统技术方案

本申请公开了一种防摔倒预警系统

【技术实现步骤摘要】
防摔倒预警系统、方法、设备、存储介质和足底电子皮肤


[0001]本申请一般涉及防摔倒预警

。
更具体地，本申请涉及一种防摔倒预警系统
、
方法
、
设备
、
存储介质和足底电子皮肤
。

技术介绍

[0002]老年人由于神经肌肉生理性退变和病理性改变，会导致运动系统功能减退，从而致使老年人摔倒事件频发
。
目前，通常是通过基于外部环境传感器检测或者基于计算机视觉检测来进行摔倒预警
。
[0003]然而，无论是基于外部环境传感器检测，还是基于计算机视觉检测，其均是在检测到老年人或者动作异常后才发出警报
。
即，目前的检测方式是聚焦在老年人摔倒事件发生后进行提醒，而不是在摔倒事件发生前进行预测
。
也就是说，前述方式的检测结果具有滞后性，无法有效的防止摔倒事件发生
。
[0004]有鉴于此，亟需提供一种基于足底压力检测的防摔倒预警系统，能够在摔倒事件发生之前进行提前预警，从而提醒用户及时调整步态，避免摔倒事件发生
。

技术实现思路

[0005]为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本申请在多个方面中提出了基于足底压力检测的防摔倒预警系统方案
。
[0006]在第一方面中，本申请提供一种基于足底压力检测的防摔倒预警系统，包括：足底压力检测单元，其用于获取足底在多个目标检测点的压力检测信号；数据处理单元，其用于将所述压力检测信号处理成压力检测时间序列点集；预警计算单元，其用于：根据所述压力检测时间序列点集计算足部重心偏移度和
/
或重心轨迹曲线；以及基于所述压力检测时间序列点集计算的所述足部重心偏移度和
/
或所述重心轨迹曲线进行防摔倒预警
。
[0007]在一个实施例中，所述多个目标检测点包括足部大脚趾
、
第一跖骨
、
第二三跖骨
、
第四五跖骨
、
足弓内侧
、
足跟内侧
、
足跟外侧和足跟后侧
。
[0008]在另一个实施例中，在将所述压力检测信号处理成压力检测时间序列点集之前，所述数据处理单元还进一步用于：对所述压力检测信号进行去除异常点
、
滤波或者平滑中的一种或者多种预处理操作，以获得预处理后的电阻信号；以及对所述预处理后的电阻信号进行模数转换，以获得数字电压信号
。
[0009]在又一个实施例中，在将所述压力检测信号处理成压力检测时间序列点集中，所述数据处理单元还进一步用于：将对所述压力检测信号预处理后获得的所述数字电压信号进行标定，以获得标定后的数字电压信号；以及对所述标定后的数字电压信号进行插值，以将所述压力检测信号处理成所述压力检测时间序列点集
。
[0010]在又一个实施例中，在根据所述压力检测时间序列点集计算足部重心偏移度中，所述预警计算单元还进一步用于：根据所述压力检测时间序列点集计算压强累计冲量；以及基于所述压强累计冲量计算所述足部重心偏移度
。
[0011]在又一个实施例中，所述足部重心偏移度包括左右脚重心偏移度，所述压强累计冲量包括左脚压强累计冲量和右脚压强累计冲量，并且在基于所述压强累计冲量计算足部重心偏移度中，所述预警计算单元还进一步用于基于以下公式计算所述左右脚重心偏移度：
[0012]其中，表示所述左右脚重心偏移度，表示所述左脚压强累计冲量，表示所述右脚压强累计冲量，
i
表示多个目标检测点的序号，
j,k
表示压力检测时间序列号，，表示左
、
右脚的压力检测时间序列点集，，表示时序测度微分，，分别表示左脚重心偏移度
、
右脚重心偏移度的积分时空域，表示求解范数
。
[0013]在又一个实施例中，所述足部重心偏移度还包括前后脚掌重心偏移度，所述压强累计冲量还包括前脚掌压强累计冲量和后脚掌压强累计冲量，并且在基于所述压强累计冲量计算足部重心偏移度中，所述预警计算单元还进一步用于基于以下公式计算所述前后脚掌重心偏移度：
[0014]其中，表示所述前后脚掌重心偏移度，表示所述前脚掌压强累计冲量，表示所述后脚掌压强累计冲量，
i
表示多个目标检测点的序号，
j,k
表示压力检测时间序列号，，表示左
、
右脚的压力检测时间序列点集，，表示时序测度微分，，分别表示前脚掌重心偏移度
、
后脚掌重心偏移度的积分时空域，表示求解范数
。
[0015]在又一个实施例中，在根据所述压力检测时间序列点集计算重心轨迹曲线中，所述预警计算单元还进一步用于基于以下公式计算所述重心轨迹曲线：
[0016]其中，表示所述重心轨迹曲线，表示所述压力检测时间序列点集，表示足底压力各目标检测点处的权重值，表示压力检测时间序列权重值，
i
表示各目标检测点的序号，
j
表示压力检测时间序列号，
m
表示重心轨迹曲线离散点序号，表示时序测度微分
。
[0017]在又一个实施例中，在基于所述足部重心偏移度和
/
或所述重心轨迹曲线进行防摔倒预警中，所述预警计算单元还进一步用于：基于所述足部重心偏移度与第一预设阈值的比较结果或者基于所述重心轨迹曲线的变化率与第二预设阈值的比较结果进行防摔倒预警；或者利用融合判定因子对所述足部重心偏移度和所述重心轨迹曲线进行融合判定进行防摔倒预警
。
[0018]在又一个实施例中，在基于所述足部重心偏移度与第一预设阈值的比较结果或者基于所述重心轨迹曲线的变化率与第二预设阈值的比较结果进行防摔倒预警中，所述预警计算单元还进一步用于：响应于所述足部重心偏移度大于所述第一预设阈值，判定为存在摔倒风险，以进行防摔倒预警；或者响应于所述重心轨迹曲线的变化率大于第二预设阈值，判定为存在摔倒风险，以进行防摔倒预警
。
[0019]在又一个实施例中，通过以下公式计算所述融合判定因子：
[0020]其中，表示所述融合判定因子，表示基于所述足部重心偏移度或所述重心轨迹曲线进行防摔倒预警的误判度，表示权重，表示正则化范数
。
[0021]在又一个实施例中，在利用融合判定因子对所述足部重心偏移度和所述重心轨迹曲线进行融合判定进行防摔倒预警中，所述预警计算单元还进一步用于：响应于所述融合判定因子大于第三预设阈值，判定为存在摔倒风险，以进行防摔倒预警
。
[0022]在第二方面中，本申请提供一种基于足底压力检测的防摔倒预警方法，包括：获取足底在多个目标检测点的压力检测信号；将所述压力检测信号处理成压力检测时间序列点集；根据所述压力检测时间序列点集计算足部重心偏移度和
/
或重心轨迹曲线；以及基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于足底压力检测的防摔倒预警系统，其特征在于，包括：足底压力检测单元，其用于获取足底在多个目标检测点的压力检测信号；数据处理单元，其用于将所述压力检测信号处理成压力检测时间序列点集；预警计算单元，其用于：根据所述压力检测时间序列点集计算足部重心偏移度和
/
或重心轨迹曲线；以及，基于所述压力检测时间序列点集计算的所述足部重心偏移度和
/
或所述重心轨迹曲线进行防摔倒预警
。2.
根据权利要求1所述的防摔倒预警系统，其特征在于，所述多个目标检测点包括足部大脚趾
、
第一跖骨
、
第二三跖骨
、
第四五跖骨
、
足弓内侧
、
足跟内侧
、
足跟外侧和足跟后侧
。3.
根据权利要求1所述的防摔倒预警系统，其特征在于，在将所述压力检测信号处理成压力检测时间序列点集之前，所述数据处理单元还进一步用于：对所述压力检测信号进行去除异常点
、
滤波或者平滑中的一种或者多种预处理操作，以获得预处理后的电阻信号；以及，对所述预处理后的电阻信号进行模数转换，以获得数字电压信号
。4.
根据权利要求3所述的防摔倒预警系统，其特征在于，在将所述压力检测信号处理成压力检测时间序列点集中，所述数据处理单元还进一步用于：将对所述压力检测信号预处理后获得的所述数字电压信号进行标定，以获得标定后的数字电压信号；以及，对所述标定后的数字电压信号进行插值，以将所述压力检测信号处理成所述压力检测时间序列点集
。5.
根据权利要求1所述的防摔倒预警系统，其特征在于，在根据所述压力检测时间序列点集计算足部重心偏移度中，所述预警计算单元还进一步用于：根据所述压力检测时间序列点集计算压强累计冲量；以及，基于所述压强累计冲量计算所述足部重心偏移度
。6.
根据权利要求5所述的防摔倒预警系统，其特征在于，所述足部重心偏移度包括左右脚重心偏移度，所述压强累计冲量包括左脚压强累计冲量和右脚压强累计冲量，并且在基于所述压强累计冲量计算足部重心偏移度中，所述预警计算单元还进一步用于基于以下公式计算所述左右脚重心偏移度：其中，表示所述左右脚重心偏移度，表示所述左脚压强累计冲量，表示所述右脚压强累计冲量，
i
表示多个目标检测点的序号，
j,k
表示压力检测时间序列号，，表示左
、
右脚的压力检测时间序列点集，，表示时序测度微分，，分别表示左脚重心偏移度
、
右脚重心偏移度的积分时空域，表示求解范数
。7.
根据权利要求6所述的防摔倒预警系统，其特征在于，所述足部重心偏移度还包括前后脚掌重心偏移度，所述压强累计冲量还包括前脚掌压强累计冲量和后脚掌压强累计冲
量，并且在基于所述压强累计冲量计算足部重心偏移度中，所述预警计算单元还进一步用于基于以下公式计算所述前后脚掌重心偏移度：其中，表示所述前后脚掌重心偏移度，表示所述前脚掌压强累计冲量，表示所述后脚掌压强累计冲量，
i
表示多个目标检测点的序号，
j,k
表示压力检测时间序列号，，表示左
、
右脚的压力检测时间序列点集，，表示时序测度微分，，分别表示前脚掌重心偏移度
、
后脚掌重心偏移度的积分时空域，表示求解范数
。8.
根据权利要求1所述的防摔倒预警系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晖，甘廷江，黄进，谭钢，刘麒麟，陈国辉，窦昭，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：