使用无接触式传感器计算三维空间中人体重心位置的硬件和软件系统和方法技术方案

本技术方案涉及医学和计算机工程领域

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用无接触式传感器计算三维空间中人体重心位置的硬件和软件系统和方法


[0001]本技术方案涉及医学和计算机科学领域，更具体地，涉及用于在三维空间中无接触地计算人体重心位置的硬件和软件系统以及方法
。

技术介绍

[0002]在
2015
年6月
10
日公布的
RU152606U1
中描述了现有技术中已知的本专利技术最接近的类似物
。
该解决方案公开了一种包括支撑平台
、
四个应变仪
、
信号处理电路的稳定度测量装置，应变仪的应变区域之一刚性固定到支撑平台的内表面，信号处理电路以微处理器模块的形式制成，微处理器模块包括四个同步的模数转换器，所述模数转换器接收来自每个应变仪的测量信号，并将所述测量信号归一化并转换为信息信号，所述信息信号包含关于所研究对象的质量的数据以及其在平台上的压力中心相对于与所述平台相关联的坐标系的坐标，随后通过通用串行总线的串行接口将接收到的信息信号传输到控制计算机，其中所述解决方案的不同之处在于，所述支撑平台被制成滑动框架结构的形式，所述滑动框架结构配备有用于安装患者床的支撑腿的接收区域和用于调节所述接收区域之间的距离的装置
。
[0003]从现有技术已知的上述解决方案旨在解决使用稳定度测量法进行生物医学和心理生理学研究的问题
。
[0004]所提出的技术方案旨在消除现有技术的缺点，并且与先前已知的解决方案的不同之处在于，它提供了对三维空间中人体重心位置的无接触
、
高速和精确的计算
。

技术实现思路

[0005]所要求保护的解决方案所解决的技术问题是创建一种用于在三维空间中无接触地计算人体重心位置的硬件和软件系统
。
在从属权利要求中描述了本专利技术的附加实施例
。
[0006]该技术结果在于对三维空间中的人体重心位置进行无接触式计算
。
[0007]这样要求保护的结果是通过实现一种用于在三维空间中无接触式计算人体重心位置的硬件和软件系统来获得的，该系统包括：
[0008]连接到无接触式传感器的计算设备，所述传感器被设计为允许接收位于传感器视场中的人体特征点的三维坐标；
[0009]与无接触式传感器通信的模块，所述模块被设计为允许从无接触式传感器接收原始数据，并对所接收的数据进行初步处理以用于其随后传输到所述稳定度计算模块；
[0010]稳定度计算模块，所述稳定度计算模块被设计为允许实时计算人体重心在三维坐标系中的位置；
[0011]数据分析模块，所述数据分析模块被设计为允许分析和计算从所述稳定度计算模块接收的关于重心位置的结果
。
[0012]在所描述的硬件和软件系统的特定实施例中，与无接触式传感器通信的模块被设
计为允许：
[0013]自动校准传感器的光轴的位置，并将从与传感器的位置相关联的坐标系
(
传感器坐标系，
SCS)
接收的坐标点转换为独立的重力坐标系
(GCS)
，以确保接收的原始数据值与传感器的物理位置的独立性；
[0014]对原始数据进行滤波和平滑，以提高后续计算的准确性；
[0015]记录用于传感器的后续仿真的原始数据，选择对来自所选记录集的数据进行后处理；
[0016]向计算设备发送预处理的原始数据
。
[0017]在所描述的硬件和软件系统的特定实施例中，与无接触式传感器通信的模块可以向计算设备发送预处理的原始数据，该计算设备托管在本地网络内并且可以接收和处理原始数据
。
[0018]在所描述的硬件和软件系统的特定实施例中，稳定度计算模块被设计为允许：
[0019]基于从与传感器通信的模块接收的数据来构建人体分段的三维模型；
[0020]基于所述人体分段模型计算人体重心在三维空间中的当前位置
。
[0021]在所描述的硬件和软件系统的特定实施例中，数据分析模块被设计为允许：
[0022]计算重心位置和位置变化率的汇总和医学特性；
[0023]建立重心位置坐标和位置变化率的时间序列；
[0024]建立重心位置坐标和位置变化率的幅度和频率特性；
[0025]建立重心位置坐标和位置变化率的统计区间分布，包括在极坐标表示中
。
[0026]在所描述的硬件和软件系统的特定实施例中，计算设备通过
USB
接口与无接触式传感器通信
。
[0027]所要求保护的技术结果是通过一种用根据权利要求1所述的硬件和软件系统实现的三维空间中无接触式计算人体重心位置的方法来获得的，该方法包括以下步骤，其中：
[0028]与无接触式传感器通信的模块用于从无接触式传感器接收原始数据，并且所接收的数据被预处理以用于其随后传输到稳定度计算模块；
[0029]稳定度计算模块用于实时计算人体重心在三维坐标系中的位置；
[0030]数据分析模块用于分析和计算从稳定度计算模块接收的关于重心位置的结果
。
[0031]在所述方法的特定实施例中，与无接触式传感器通信的模块用于以下目的：
[0032]自动校准传感器的光轴的位置，并将从与传感器的位置相关联的坐标系接收的坐标点转换为独立的重力坐标系，以确保接收的原始数据值与传感器的物理位置的独立性；
[0033]对原始数据进行滤波和平滑，以提高后续计算的准确性；
[0034]记录用于传感器的后续仿真的原始数据，选择对来自所选记录集的数据进行后处理；
[0035]向计算设备发送预处理的原始数据
。
[0036]在所描述的方法的特定实施例中，稳定度计算模块用于以下方面：
[0037]基于从与传感器通信的模块接收的数据来构建人体分段的三维模型；
[0038]基于所述人体分段模型计算人体重心在三维空间中的当前位置
。
[0039]在所描述的方法的特定实施例中，数据分析模块用于以下方面：
[0040]计算重心位置和位置变化率的汇总和医学特性；
[0041]建立重心位置坐标和位置变化率的时间序列；
[0042]建立重心位置坐标和位置变化率的幅度和频率特性；
[0043]建立重心位置坐标和位置变化率的统计区间分布，包括在极坐标表示中
。
附图说明
[0044]下面将根据附图描述本专利技术的实施例，附图是为了解释本专利技术的本质而提出的，并且绝不限制本专利技术的范围
。
以下附图已附加到本申请中：
[0045]图1显示了该技术方案的结构框图
。
[0046]图2显示了三维空间中的平面
。
[0047]图3显示了计算中使用的身体特征点
。
[0048]图4显示了所获得的分析结果的示例
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于无接触式计算三维空间中人体重心位置的硬件和软件系统，其特征在于，包括：连接到无接触式传感器的计算设备，所述传感器被设计为允许接收位于传感器视场中的人体特征点的三维坐标；与无接触式传感器通信的模块，所述模块被设计为允许从无接触式传感器接收原始数据，并对所接收的数据进行初步处理以用于其随后传输到稳定度计算模块；稳定度计算模块，所述稳定度计算模块被设计为允许实时计算人体重心在三维坐标系中的位置；数据分析模块，所述数据分析模块被设计为允许分析和计算从稳定度计算模块接收的关于重心位置的结果
。2.
根据权利要求1所述的硬件和软件系统，其特征在于，与无接触式传感器通信的模块被设计为允许：自动校准传感器的光轴的位置，并将从与传感器的位置相关联的坐标系
(
传感器坐标系，
SCS)
接收的坐标点转换为独立的重力坐标系
(GCS)
，以确保接收的原始数据值与传感器的物理位置的独立性；对原始数据进行滤波和平滑，以提高后续计算的准确性；记录用于传感器的后续仿真的原始数据，选择对来自所选记录集的数据进行后处理；向计算设备发送预处理的原始数据
。3.
根据权利要求2所述的硬件和软件系统，其特征在于，与无接触式传感器通信的模块可以向计算设备发送预处理的原始数据，该计算设备托管在本地网络内并且可以接收和处理原始数据
。4.
根据权利要求1所述的硬件和软件系统，其特征在于，所述稳定度计算模块被设计为允许：基于从与传感器通信的模块接收的数据来构建人体分段的三维模型；基于所述人体分段模型计算人体重心在三维空间中的当前位置
。5.
根据权利要求1所述的硬件和软件系统，其特征在于，所述数据分析模块被设计为允许：计算重心位置和位置变化率的汇总和医学特性；建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：哈比莱克特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：