【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗设备领域，尤其涉及一种基于惯性传感器的运动中心定位方法、装置、设备和介质。
技术介绍
1、惯性传感器是一种测量物体加速度、角度等参数的电子设备，通常由加速度计和陀螺仪组成。加速度计是一种沿着特定轴计算加速度的惯性传感器，由检测质量块、支撑、电位器和弹簧等组成的一自由度的振荡系统，能连续输出加速度信号。
2、随着我国老龄化问题日益严重，老年人对关节置换手术的需求越来越多，而传统的方法通常是医生根据自身经验对关节进行手术。为了使手术更加精准，球心的定位要求较高，现有技术对球心的定位精度不足，直接影响对轴倾角的判断，从而影响手术的精度，手术精度过低容易导致关节错位，不利于术后康复。因此，亟需一种新型的基于惯性传感器的运动中心定位方法、装置、设备和介质以改善上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于惯性传感器的运动中心定位方法、装置、设备和介质，该方法用于根据惯性传感器计算运动中心的位置。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于惯性传感器的运动中心定位方法，包括：s1，当惯性传感器固定在待测轴远离待测运动中心的一端时，依次向不同方向转动待测轴，使所述惯性传感器输出n组采集数据，n为正整数；s2，根据所述采集数据中的加速度值和角速度值进行识别、筛选和积分处理，得到惯性传感器在三维空间中的轨迹数据；s3，根据所述轨迹数据，使用最小二乘方法拟合曲面数据；根据所述曲面数据计算运动中心的位置。
3、本专利技术的方法有益效果为：本
4、可选的，所述依次向不同方向转动待测轴，包括：先后以起点开始，向4个方向转动待测轴，所述4个方向中的任意2个方向的夹角均处于(0°，180°)；所述起点为所述惯性传感器沿球面相对于待测球心转动的起点，所述4个方向均经过所述起点，沿所述球面的切向设置。
5、可选的，所述依次向不同方向转动待测轴，使所述惯性传感器输出n组采集数据，包括：取待测轴竖直放置，惯性传感器位于待测轴顶端时为起点，n取4；待测轴从起点开始，向第一方向转动预设角度，惯性传感器输出向第一方向转动时测得的第一组采集数据，待测轴静止预设时间后回到起点；待测轴从起点开始，向第二方向转动预设角度，惯性传感器输出向第二方向转动时测得的第二组采集数据，待测轴静止预设时间后回到起点；待测轴从起点开始，向第三方向转动预设角度，惯性传感器输出向第三方向转动时测得的第三组采集数据，待测轴静止预设时间后回到起点；待测轴从起点开始，向第四方向转动预设角度，惯性传感器输出向第四方向转动时测得的第四组采集数据，待测轴静止预设时间后回到起点。
6、可选的，所述s2包括：s21，根据角速度值识别出待测轴运动的过程，滤除待测轴静止的过程，角速度值满足：
7、
8、其中，gyr_x,gyr_y,gyr_z为惯性传感器在三个轴方向的角速度，gyr为合角速度；运动过程识别方法采用的滤波函数filter1满足：
9、
10、其中，gyr_th为角速度阈值，当合角速度大于所述角速度阈值时确认为运动过程，滤波函数filter1的值取1，以保留所述运动过程；当合角速度小于等于所述角速度阈值时确认为静止过程，滤波函数filter1的值取0，以去除所述静止过程。
11、可选的，所述s2还包括：s22，根据转动的角速度和时间t，计算转动的角度，转动角度angle满足：
12、angle＝∫0tgyr dt
13、根据所述转动角度的大小，筛选出目标运动过程，筛选方法采用的滤波函数filter2满足：
14、
15、其中，angle_th1为角度阈值的最小值，angle_th2为角度阈值的最大值。
16、可选的，所述s2还包括：s23，获取加速度值，对所述加速度值进行平滑处理，再积分得到线速度，进一步积分得到位移；平滑处理后的所述加速度a、所述线速度v、位移s满足：
17、
18、v＝∫0ta dt
19、s＝∫∫0ta dt
20、其中，n为获取的加速度值的序号，w为平滑处理时获取所述加速度值的窗口大小，j为当前的平滑处理次数。
21、可选的，根据所述曲面数据计算运动中心的位置包括：所述曲面数据设置为球面数据，所述运动中心设置为球心，满足：
22、
23、
24、
25、其中，-a,-b,-c为球心坐标，xi,yi,zi为惯性传感器在三维空间中运动轨迹上的点坐标，i用于表示当前轨迹点的序号，r为运动半径，cf为待优化函数。
26、第二方面，本专利技术提供一种基于惯性传感器的运动中心定位装置，用于所述第一方面中任一项所述的方法，包括：运动单元，用于在惯性传感器固定在待测轴远离待测运动中心的一端时，依次向不同方向转动待测轴；惯性传感器，用于在待测轴转动时输出n组采集数据，n为正整数；处理单元，用于根据所述采集数据中的加速度值和角速度值进行识别、筛选和积分处理，得到惯性传感器在三维空间中的轨迹数据；根据所述轨迹数据，使用最小二乘方法拟合曲面数据；根据所述曲面数据计算运动中心的位置。
27、可选的，所述运动单元还用于：先后以起点开始，向4个方向转动待测轴，所述4个方向中的任意2个方向的夹角均处于(0°，180°)；所述起点为所述惯性传感器沿球面相对于待测球心转动的起点，所述4个方向均经过所述起点，沿所述球面的切向设置。
28、第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述电子设备实现第一方面中任一项所述的方法。
29、第四方面，本专利技术提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有程序，所述程序被执行时，实现第一方面中任一项所述的方法。
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1.一种基于惯性传感器的运动中心定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次向不同方向转动待测轴，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依次向不同方向转动待测轴，使所述惯性传感器输出N组采集数据，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S2还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S2还包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中，根据所述曲面数据计算运动中心的位置包括：所述曲面数据设置为球面数据，所述运动中心设置为球心，满足：
8.一种基于惯性传感器的运动中心定位装置，用于所述权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述运动单元还用于：
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序，当所述程序被所述处理器执行时，使
11.一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于惯性传感器的运动中心定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次向不同方向转动待测轴，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依次向不同方向转动待测轴，使所述惯性传感器输出n组采集数据，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述s2还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述s2还包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s3中，根据所述曲面数据计算运动中心的位...
【专利技术属性】
技术研发人员：皇甫良，王少白，卞春磊，刘雪玉，万建峰，
申请(专利权)人：上海逸动医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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