一种运动数据的质量增强方法技术

本发明专利技术提供一种运动数据的质量增强方法

【技术实现步骤摘要】
一种运动数据的质量增强方法、装置和系统


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种运动数据的质量增强方法
、
装置和系统
。

技术介绍

[0002]三轴加速度传感器是加速度传感器中的一种，其是基于加速度的基本原理进行工作，具有体积小
、
重量轻等特点，可以测量空间加速度，反映物体的运动性质，是采集人体运动数据的优选设备
。
而目前在采集人体运动数据时，通常需对运动数据进行长时间的监测，以便更好地采集和保存数据，从而通过对运动数据中三个轴向上的加速度数据的分析，洞察不同体力活动强度下的运动状态和特点
。
[0003]然而，由于三轴加速度传感器硬件加工水平的参差不齐，以及内置加速度计的运动监测产品设计存在差异，因此据其进行运动监测时会导致监测到的运动数据出现误差和噪声，从而对数据质量造成影响
。
此外，若运动监测周期较长，则传感器需要长时间不间断的采集数据，这会使得硬件问题对数据质量的影响不断放大，从而使得最终采集得到的运动数据的误差较大，数据质量低下
。
因此，如何在硬件水平受限的情况下提高运动数据的质量成为了当前亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种运动数据的质量增强方法
、
装置和系统，用以解决现有技术中硬件差异对采集到的运动数据质量的影响的缺陷，通过重力标定对运动数据进行偏置校准，以使得其更接近实际数据，减小由于硬件原因导致的数据采样误差，提升运动数据的数据质量
。
[0005]本专利技术提供一种运动数据的质量增强方法，包括：
[0006]获取运动数据，所述运动数据是三轴加速度传感器中三个轴分别指向重力方向时进行数据采集得到的加速度数据；
[0007]确定所述三个轴向上的校准函数，基于所述校准函数和所述运动数据，确定所述三个轴向上的校准值；
[0008]基于所述校准值和所述重力方向上的重力加速度，对所述校准函数进行参数优化，得到最优校准函数；
[0009]基于所述三个轴向上的最优校准函数，对所述运动数据中所述三个轴向上的加速度数据进行偏置校准，得到校准运动数据
。
[0010]根据本专利技术提供的一种运动数据的质量增强方法，所述校准函数中包含偏置和校准灵敏度；
[0011]所述基于所述校准函数和所述运动数据，确定所述三个轴向上的校准值；基于所述校准值和所述重力方向上的重力加速度，对所述校准函数进行参数优化，得到最优校准函数，包括：
[0012]基于所述运动数据，以及所述校准函数及其偏置和校准灵敏度的初始值，确定所述三个轴向上的校准值；
[0013]基于所述校准值，以及所述重力加速度，确定所述三个轴向上的校准函数中偏置和校准灵敏度的最优值；
[0014]基于所述最优值，对所述三个轴向上的校准函数中的偏置和校准灵敏度进行参数优化，得到最优校准函数
。
[0015]根据本专利技术提供的一种运动数据的质量增强方法，所述基于所述校准值，以及所述重力加速度，确定所述三个轴向上的校准函数中偏置和校准灵敏度的最优值，包括：
[0016]基于所述校准值，以及所述重力加速度进行残差计算，得到所述三个轴向上的残差值；
[0017]基于所述残差值，通过最小二乘法进行参数优化，得到所述三个轴向上的校准函数中偏置和校准灵敏度的最优值
。
[0018]根据本专利技术提供的一种运动数据的质量增强方法，所述基于所述三个轴向上的最优校准函数，对所述运动数据中所述三个轴向上的加速度数据进行偏置校准，得到校准运动数据，之后还包括：
[0019]基于所述校准运动数据中所述三个轴向上的加速度数据，确定所述三个轴向上的加速度数据各自对应的第一数组；
[0020]对所述第一数组中的加速度数据进行等长切分，得到多个子数组；
[0021]基于各子数组的极差，对所述第一数组中的加速度数据进行滤波处理，得到滤波加速度数据；
[0022]基于所述三个轴向上的滤波加速度数据，以及所述校准运动数据中所述三个轴向上的加速度数据，确定滤波运动数据
。
[0023]根据本专利技术提供的一种运动数据的质量增强方法，基于各子数组的极差，对所述第一数组中的加速度数据进行滤波处理，得到滤波加速度数据，包括：
[0024]在任一子数组的极差小于等于差值阈值的情况下，从所述第二数组中的加速度数据中，确定对应于所述任一子数组中的加速度数据的目标加速度数据，所述第二数组中的加速度数据是基于所述第一数组中的加速度数据进行滤波处理得到的；
[0025]以所述目标加速度数据替换所述任一子数组中的加速度数据，得到所述任一子数组对应的滤波加速度数据；
[0026]在任一子数组的极差大于差值阈值的情况下，将所述任一子数组中的加速度数据确定为所述任一子数组对应的滤波加速度数据；
[0027]基于所述各子数组对应的滤波加速度数据，确定对应轴向上的滤波加速度数据
。
[0028]根据本专利技术提供的一种运动数据的质量增强方法，所述基于所述三个轴向上的滤波加速度数据，以及所述校准运动数据中所述三个轴向上的加速度数据，确定滤波运动数据，包括：
[0029]基于所述校准运动数据中所述三个轴向上的加速度数据，确定矢量和方向上的加速度数据；
[0030]基于所述矢量和方向上的加速度数据，以及所述三个轴向上的滤波加速度数据，确定滤波运动数据
。
[0031]本专利技术还提供一种运动数据的质量增强装置，包括：
[0032]获取单元，用于获取运动数据，所述运动数据是三轴加速度传感器中三个轴分别指向重力方向时进行数据采集得到的加速度数据；
[0033]计算单元，用于确定所述三个轴向上的校准函数，基于所述校准函数和所述运动数据，确定所述三个轴向上的校准值；
[0034]优化单元，用于基于所述校准值和所述重力方向上的重力加速度，对所述校准函数进行参数优化，得到最优校准函数；
[0035]校准单元，用于基于所述三个轴向上的最优校准函数，对所述运动数据中所述三个轴向上的加速度数据进行偏置校准，得到校准运动数据
。
[0036]本专利技术还提供一种运动数据的质量增强系统，包括三轴加速度传感器，以及运动数据的质量增强装置；
[0037]其中，所述三轴加速度传感器用于在三个轴分别指向重力方向时进行数据采集，得到运动数据，并将所述运动数据传输至所述运动数据的质量增强装置；
[0038]所述运动数据的质量增强装置用于获取所述运动数据，并基于所述运动数据，以及三个轴向上的校准函数，确定所述三个轴向上的校准值，基于所述校准值和所述重力方向上的重力加速度，对所述校准函数进行参数优化，得到最优校准函数，基于所述三个轴向上的最优校准函数，对所述运动数据中所述三个轴向上的加速度数据进行偏置校准，得到校准运动数据
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种运动数据的质量增强方法，其特征在于，包括：获取运动数据，所述运动数据是三轴加速度传感器中三个轴分别指向重力方向时进行数据采集得到的加速度数据；确定所述三个轴向上的校准函数，基于所述校准函数和所述运动数据，确定所述三个轴向上的校准值；基于所述校准值和所述重力方向上的重力加速度，对所述校准函数进行参数优化，得到最优校准函数；基于所述三个轴向上的最优校准函数，对所述运动数据中所述三个轴向上的加速度数据进行偏置校准，得到校准运动数据
。2.
根据权利要求1所述的运动数据的质量增强方法，其特征在于，所述校准函数中包含偏置和校准灵敏度；所述基于所述校准函数和所述运动数据，确定所述三个轴向上的校准值；基于所述校准值和所述重力方向上的重力加速度，对所述校准函数进行参数优化，得到最优校准函数，包括：基于所述运动数据，以及所述校准函数及其偏置和校准灵敏度的初始值，确定所述三个轴向上的校准值；基于所述校准值，以及所述重力加速度，确定所述三个轴向上的校准函数中偏置和校准灵敏度的最优值；基于所述最优值，对所述三个轴向上的校准函数中的偏置和校准灵敏度进行参数优化，得到最优校准函数
。3.
根据权利要求2所述的运动数据的质量增强方法，其特征在于，所述基于所述校准值，以及所述重力加速度，确定所述三个轴向上的校准函数中偏置和校准灵敏度的最优值，包括：基于所述校准值，以及所述重力加速度进行残差计算，得到所述三个轴向上的残差值；基于所述残差值，通过最小二乘法进行参数优化，得到所述三个轴向上的校准函数中偏置和校准灵敏度的最优值
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的运动数据的质量增强方法，其特征在于，所述基于所述三个轴向上的最优校准函数，对所述运动数据中所述三个轴向上的加速度数据进行偏置校准，得到校准运动数据，之后还包括：基于所述校准运动数据中所述三个轴向上的加速度数据，确定所述三个轴向上的加速度数据各自对应的第一数组；对所述第一数组中的加速度数据进行等长切分，得到多个子数组；基于各子数组的极差，对所述第一数组中的加速度数据进行滤波处理，得到滤波加速度数据；基于所述三个轴向上的滤波加速度数据，以及所述校准运动数据中所述三个轴向上的加速度数据，确定滤波运动数据
。5.
根据权利要求4所述的运动数据的质量增强方法，其特征在于，基于各子数组的极差，对所述第一数组中的加速度数据进行滤波处理，得到滤波加速度数据，包括：在任一子数组的极差小于等于差值阈值的情况下，从第二数组中的加速度数据中，确
定对应于所述任一子数组中的加速度数据的目标加速度数据，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耘田，任俊宏，张文生，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：