【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学动作捕捉，具体涉及一种步态评估方法。
技术介绍
1、随着我国社会与经济的发展，老年人占总人口的比例逐年上升。人体机能会随着年龄的增长而逐年下降，下肢运动能力也会随之衰退，这会对老年人的日常生活造成困扰。根据老年人的下肢运动情况，采集相关的下肢步态运动数据，并对采集的步态运动数据进行分析能够获知其下肢的健康状况。
2、但现有的采集下肢步态运动数据的方法精确性低，而且，根据步态运动数据评估分析下肢健康状况的评估方法繁琐且主观性较强，很难准确反映人的下肢身体健康状况。因此，亟需研究一种快速获取被测人员下肢步态运动数据并根据步态运动数据准确评估下肢运动健康状况的步态评估方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的旨在提供一种步态评估方法。
2、为实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，包括以下步骤：
4、s1、在被测人员人体的关键骨骼点粘贴标志点；以被测人员行进方向为x轴，以垂直于水平地面的方向为y轴，以水平地面垂直于x轴的方向为z轴，建立空间坐标系；利用动捕相机采集被测人员自由行走时的步态数据；
5、s2、对采集到的步态数据进行预处理；
6、s3、根据预处理后的步态数据计算被测人员的步态运动学参数；
7、s4、以所述步态运动学参数作为评价指标因素，采用模糊综合评价法评估被测人员步态，得到步
8、根据上述的基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，优选地，步骤s1中，所述关键骨骼点至少包括髋关节、膝关节、踝关节、足跟以及足尖；所述步态数据至少包括被测人员自由行走过程中各时刻的髋关节标志点、膝关节标志点、踝关节标志点、足跟标志点和足尖标志点的三维空间位置坐标。
9、根据上述的基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，优选地，步骤s2中，所述预处理是首先对原始数据进行滤波处理，消除噪声，然后采用线性差值对有缺失的步态数据进行修复。。
10、根据上述的基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，优选地，当第n时刻被测人员膝关节标志点位置坐标缺失时，采用线性差值对该步态数据进行修复的具体过程是：
11、s201：设q1、q2、q3分别表示第n-2时刻、第n-1时刻、第n时刻被测人员一侧膝关节标志点的位置坐标，p1、p2、p3分别表示第n-2时刻、第n-1时刻、第n时刻被测人员同侧踝关节标志点的位置坐标，表示被测人员踝关节标志点由第n-2时刻到第n-1时刻的平移运动，表示被测人员踝关节标志点由第n-1时刻到第n时刻的平移运动；
12、s202：根据第n-2时刻、第n-1时刻被测人员一侧膝关节标志点的位置坐标q1、q2以及被测人员踝关节标志点由第n-2时刻到第n时刻的平移运动，计算被测人员膝关节标志点经过第n-2时刻到第n-1时刻平移运动后的位置坐标q'2和经过第n-1时刻到第n时刻平移运动后的位置坐标q'3，其中，位置坐标q'2的计算公式如式1所示：
13、
14、位置坐标q'3的计算公式如式2所示：
15、
16、s203：根据位置坐标q'3和旋转运动计算被测人员行走过程中第n时
17、刻膝关节标志点位置坐标q3，位置坐标q3的计算公式如式3所示：
18、
19、同理，当踝关节标志点第n时刻的位置坐标缺失时，利用所述踝关节标志点第n-2时刻、第n-1时刻的位置坐标和膝关节标志点第n-2至第n时刻的位置坐标计算所述踝关节标志点第n时刻缺失的位置坐标。
20、根据上述的基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，优选地，步骤s3中，所述步态运动学参数包括时间参数和空间参数，所述时间参数包括步态周期、摆动时间、支撑时间、步速和步频，所述空间参数包括步长、步幅和下肢关节旋转角度，所述下肢关节包括髋关节、膝关节和踝关节。
21、根据上述的基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，优选地，步骤s3中，所述步态运动学参数的计算方法具体为：
22、s301：根据预处理后的步态数据，分别建立左右足跟、足尖标志点的y坐标时间-距离曲线图、x坐标时间-距离曲线图，根据y坐标时间-距离曲线图和x坐标时间-距离曲线图计算被测人员足跟着地点位置坐标和足尖离地点位置坐标；
23、s302：根据被测人员足跟着地点位置坐标和足尖离地点位置坐标计算所述步态运动学参数；其中，所述步态周期的计算公式如式4所示：
24、tcycle＝tdown(n)-tdown(n-1) 式4
25、式4中，tcycle表示步态周期，tcycle表示步态周期，tdown(n)、tdown(n-1)分别表示同一侧足跟第n次、第n-1次着地时刻；
26、所述摆动时间的计算公式如式5所示：
27、tsway＝tdown(n)-tup(n) 式5
28、式5中，tsway表示摆动时间，tdown(n)表示同一侧足跟第n次着地时刻，tup(n)表示同一侧足尖第n次离地时刻；
29、所述支撑时间的计算公式如式6所示：
30、tsup p ort＝tup(n)-tdown(n-1) 式6
31、式6中，tsup p ort表示支撑时间，tup(n)表示一侧足尖第n次离地时刻，tdown(n-1)表示同侧足跟第n-1着地时刻；
32、所述步长包括左步长和右步长，以x轴方向为前进方向，所述左步长计算公式如式7所示，所述右步长的计算公式如式8所示：
33、lieftstep＝|xleft(n)-xright(n)| 式7
34、lrighstep＝|xright(n)-xleft(n-1)| 式8
35、式7、式8中，lleftstep表示左步长，lrighstep表示右步长，xleft(n)表示左脚足跟着地点的x轴坐标，xright(n-1)表示右脚第n-1次着地的x轴坐标；
36、步幅包括左步幅和右步幅，所述左步幅的计算公式如式9所示，所述右步幅的计算公式如式10所示：
37、lleftstride＝|xleft(n)-xleft(n-1)| 式9
38、lrightstride＝|xrightt(n)-xright(n-1)| 式10
39、式9、式10中，lleftstride表示左步幅，lrightstride表示右步幅，xleft(n)表示左脚第n次着地的x轴坐标，xleft(n-1)表示左脚第n-1次着地的x轴坐标；
40、所述步速的计算公式为：步速＝步长×步频；步频指单位时间内人体行走的步数；
41、将髋关节标志点记为p0，一侧膝关节、踝关节、足跟、足尖标志点依次记为p1’、p2’、p3’、p4’，另一侧髋关节、踝关节、足跟、足本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的步态评估方法，其特征在于，步骤S1中，所述关键骨骼点至少包括髋关节、膝关节、踝关节、足跟以及足尖；所述步态数据至少包括被测人员自由行走过程中各时刻的髋关节标志点、膝关节标志点、踝关节标志点、足跟标志点和足尖标志点的三维空间位置坐标。
3.根据权利要求1所述的步态评估方法，其特征在于，步骤S2中，所述预处理是首先对原始数据进行滤波处理，消除噪声，然后采用线性差值对有缺失的步态数据进行修复。
4.根据权利要求3所述的步态评估方法，其特征在于，当第n时刻被测人员膝关节标志点位置坐标缺失时，采用线性差值对该步态数据进行修复的具体过程是：
5.根据权利要求1-4任一所述基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，步骤S3中，所述步态运动学参数包括时间参数和空间参数，所述时间参数包括步态周期、摆动时间、支撑时间、步速和步频，所述空间参数包括步长、步幅和下肢关节旋转角度，所述下肢关节包括髋关节、膝关节和踝关节。
6.根据权利要求5所述基
7.根据权利要求6所述基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，步骤S301中，根据Y坐标时间-距离曲线图和X坐标时间-距离曲线图计算被测人员足跟着地点位置坐标和足尖离地点位置坐标的操作步骤为：
8.根据权利要求7所述基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，步骤S4中，采用模糊综合评价法评估被测人员步态的具体流程为：
9.根根据权利要求8所述基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，根据熵权法设计权重的具体操作为：
10.根根据权利要求9所述基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，根据德尔菲法设置权重的具体操作为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的步态评估方法，其特征在于，步骤s1中，所述关键骨骼点至少包括髋关节、膝关节、踝关节、足跟以及足尖；所述步态数据至少包括被测人员自由行走过程中各时刻的髋关节标志点、膝关节标志点、踝关节标志点、足跟标志点和足尖标志点的三维空间位置坐标。
3.根据权利要求1所述的步态评估方法，其特征在于，步骤s2中，所述预处理是首先对原始数据进行滤波处理，消除噪声，然后采用线性差值对有缺失的步态数据进行修复。
4.根据权利要求3所述的步态评估方法，其特征在于，当第n时刻被测人员膝关节标志点位置坐标缺失时，采用线性差值对该步态数据进行修复的具体过程是：
5.根据权利要求1-4任一所述基于光学动作捕捉技术的步态评估方法，其特征在于，步骤s3中，所述步态运动学参数包括时间参数和空间参数，所述时间参数包括步态周期、摆动时...
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