【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种重心轨迹信息数据处理，尤其涉及一种重心轨迹数据获取方法。
技术介绍
1、人体重心轨迹在运动中扮演着关键角色，深刻影响着平衡、姿势控制和动作执行。不论是行走、跑步还是其他基本动作，保持稳定的重心轨迹是维持平衡的先决条件。此外，重心的位置直接塑造身体姿势，对于各种动作的效果和效率有着显著影响。在执行复杂的运动或动作组合时，良好的重心控制可提高动作的稳定性和协调性。此外，适当的重心位置还有助于力量的有效传递，增强动作的力量和效果。因此，理解和精准掌握人体重心轨迹对于提高运动技能、防止受伤以及优化整体运动表现至关重要。
2、现有技术中，一种采用计算机视觉技术来找到人体轮廓在通过计算得到重心轨迹，这种方法对于网络环境和摄像设备要求较高，便携性较差，应用场景有限；另一种是采用多个传感器的方案，对于使用者来说便携性较差，体验感不好，而且这个方案只能识别重心位置是否异常，不能描绘人体的重心轨迹。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种重心轨迹数据获取方法，所述重心轨迹识别方法基于离散加速度、离散角度和离散角速度数据进行积分和修正，将离散的数据集处理成可靠的可视化的重心轨迹供作运动评价。
2、根据本专利技术的第一个方面，提出一种重心轨迹数据获取方法，其包括：
3、建立三维空间坐标系；获取目标对象腰部的离散加速度、离散角度和离散角速度；
4、基于所述离散加速度获取在三维空间坐标系中x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数；
6、基于所述x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数获取x轴方向、y轴方向以及z轴方向的位移函数，基于所述位移函数获取基础重心位置坐标；
7、基于所述离散角度建立第一修正模型，基于所述第一修正模型修正所述基础重心位置坐标获取第一重心位置坐标；
8、基于所述离散角速度建立第二修正模型，基于所述第二修正模型修正所述第一重心位置坐标获取第二重心位置坐标；
9、基于所述第二重心位置坐标进行曲线拟合获得重心轨迹函数。
10、所述轨迹函数可以用于任意曲线图像绘制工具进行重心轨迹绘制。
11、该方法通过将采集到的目标对象腰部的离散加速度数据集进行两次积分获得位移函数，通过位移函数值确认目标对象的未经修正的基础重心位置坐标与时间t的数据，所述未经修正的基础重心位置坐标也可以视作是目标对象在标准（站立）姿势下的基础重心位置坐标，而考虑到目标对象在运动过程中存在转身的情况下，目标对象的姿势不再是标准姿势，因此所述基础重心位置坐标与实际运动中目标对象的重心位置坐标会存在偏差，为了消除转身等一些非标准姿势带来的重心偏移，需要对所述基础重心位置坐标进行修正，所以本专利技术基于离散角度和离散角速度建立了第一和第二修正模型，通过两个模型对所述基础重心位置坐标进行两次修正，从而得到准确的重心坐标，基于重心坐标进行曲线拟合获得重心轨迹函数，该重心轨迹函数所代表的曲线便是目标用户的重心轨迹。
12、在一些实施方式中，获取腰部的离散加速度、离散角度和离散角速度具体包括：通过设置在腰部两侧的两个六轴传感器分别获取目标对象腰部两侧的离散加速度、离散角度和离散角速度。
13、需要说明的是，站立时，人体重心一般在身体正中面上第三骶椎上缘前方7厘米处，因此采集腰部两侧的数据合并作为基础数据进行重心轨迹绘制，可以得到最接近真实人体重心运动轨迹，相对于现有技术的基于图像或多个传感器所实现的重心运动轨迹获取方式更简单更方便。
14、在一些实施方式中，基于所述离散加速度获取在三维空间坐标系中x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数具体包括：首先，从两个所述六轴传感器获取离散加速度的合加速度，并将合加速度分解到三维空间坐标系的x轴方向、y轴方向与z轴方向，然后，基于三次样条插值获取x轴方向、y轴方向与z轴方向的加速度函数，其中，
15、x轴方向上的加速度函数为：，其中，为x轴方向上拟合的加速度随时间t变化的函数，，为x轴方向上的偏移误差；
16、y轴方向上的加速度函数为：，其中，为y轴方向上拟合的加速度随时间t变化的函数，，为y轴方向上的偏移误差;
17、z轴方向上的加速度函数为：，其中，为z轴方向上拟合的加速度随时间t变化的函数，，为z轴方向上的偏移误差。
18、在一些实施方式中，基于所述x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数获取x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数具体包括：对x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数积分得到x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数，其中，
19、x轴方向上的速度函数为：t；
20、y轴方向上的速度函数为：t；
21、z轴方向上的速度函数为：t。
22、在一些实施方式中，基于所述x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数获取x轴方向、y轴方向以及z轴方向的位移函数，基于所述位移函数确定基础重心位置坐标（x，y，z），具体包括：对x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数积分得到x轴方向、y轴方向以及z轴方向的位移函数，分别取x、y、z轴方向上的位移函数值作为重心位置坐标中x、y、z的坐标值，其中，
23、x轴方向上的位移函数为dt=；
24、y轴方向上的位移函数为dt=；
25、z轴方向上的位移函数为dt=。
26、在一些实施方式中，基于所述离散角度建立第一修正模型具体包括：基于vicon系统获取目标对象在不同角度下的第一修正重心位置坐标（x1，y1，z1），基于目标对象腰部两侧的离散角度k、j与第一修正重心位置坐标（x1，y1，z1）建立第一修正模型，并基于最下二乘法求解所述第一修正模型，其中，所述第一修正模型为：
27、x’=-x1=ak+bj+c
28、y’=-y1=dk+ej+f
29、z’=-z1=gk+hj+i
30、其中，x’、y’、z’为第一修正量，a、b、c、d、e、f、g、h、i为常数。
31、在一些实施方式中，基于所述第一修正模型修正所述基础重心位置坐标获取第一重心位置坐标具体包括：获取t1时刻下目标对象腰部两侧的离散角度k1、j1，将t1时刻下目标对象腰部两侧的离散角度k1、j1输入第一修正模型获取t1时刻下的第一修正坐标（x’，y’，z’），基于位移函数计算t1时刻的基础重心位置坐标（x，y，z），基于矢量定理计算（x，y，z）与（x’，y’，z’）的差值以获取第一重心位置坐标（x-x’，y-y’，z-z’）。
32、需要说明的是，在初始建立第一修正模型时，将分别取多个t时刻下的离散角度k、离散角度j、位移函数值s（t）和第一修正重心位置坐标值x1，y1，z1代入第一修正模型，利用最小二乘法求解这个方程获取常数a、b、c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重心轨迹数据获取方法，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，获取腰部的离散加速度、离散角度和离散角速度具体包括：通过设置在腰部两侧的两个六轴传感器分别获取目标对象腰部两侧的离散加速度、离散角度和离散角速度。
3.根据权利要求2所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述离散加速度获取在三维空间坐标系中x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数具体包括：首先，从两个所述六轴传感器获取离散加速度的合加速度，并将合加速度分解到三维空间坐标系的x轴方向、y轴方向与z轴方向，然后，基于三次样条插值获取x轴方向、y轴方向与z轴方向的加速度函数，其中，
4.根据权利要求3所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数获取x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数具体包括：对x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数积分得到x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数，其中，
5.根据权利要求4所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述x轴方向、y轴方
6.根据权利要求5所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述离散角度建立第一修正模型具体包括：基于vicon系统获取目标对象在不同角度下的第一修正重心位置坐标（X1，Y1，Z1），基于目标对象腰部两侧的离散角度K、J与第一修正重心位置坐标（X1，Y1，Z1）建立第一修正模型：
7.根据权利要求6所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述第一修正模型修正所述基础重心位置坐标获取第一重心位置坐标具体包括：获取t1时刻下目标对象腰部两侧的离散角度K1、J1，将t1时刻下目标对象腰部两侧的离散角度K1、J1输入第一修正模型获取t1时刻下的第一修正坐标（X’，Y’，Z’），基于位移函数计算t1时刻的基础重心位置坐标（X，Y，Z），基于矢量定理计算（X，Y，Z）与（X’，Y’，Z’）的差值以获取第一重心位置坐标（X-X’，Y-Y’，Z-Z’）。
8.根据权利要求7所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述离散角速度建立第二修正模型具体包括：基于vicon系统获取目标对象在不同角速度下的第二修正重心位置坐标（X2，Y2，Z2），基于目标对象腰部两侧的离散角速度L、M与第二修正重心位置坐标（X2，Y2，Z2）建立第二修正模型：
9.根据权利要求8所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述第二修正模型修正所述第一重心位置坐标获取第二重心位置坐标具体包括：获取t1时刻下目标对象腰部两侧的离散角度L1、M1，将t1时刻下目标对象腰部两侧的离散角速度L1、M1输入第二修正模型获取t1时刻下的第二修正坐标（X’’，Y’’，Z’’），基于矢量定理计算（X-X’，Y-Y’，Z-Z’）与（X’’，Y’’，Z’’）的差值以获取第二重心位置坐标（X-X’-X’’，Y-Y’-Y’’，Z-Z’-Z’’）。
10.根据权利要求9所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述第二重心位置坐标进行曲线拟合获得重心轨迹函数具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种重心轨迹数据获取方法，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，获取腰部的离散加速度、离散角度和离散角速度具体包括：通过设置在腰部两侧的两个六轴传感器分别获取目标对象腰部两侧的离散加速度、离散角度和离散角速度。
3.根据权利要求2所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述离散加速度获取在三维空间坐标系中x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数具体包括：首先，从两个所述六轴传感器获取离散加速度的合加速度，并将合加速度分解到三维空间坐标系的x轴方向、y轴方向与z轴方向，然后，基于三次样条插值获取x轴方向、y轴方向与z轴方向的加速度函数，其中，
4.根据权利要求3所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数获取x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数具体包括：对x轴方向、y轴方向以及z轴方向的加速度函数积分得到x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数，其中，
5.根据权利要求4所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数获取x轴方向、y轴方向以及z轴方向的位移函数，基于所述位移函数确定基础重心位置坐标（x，y，z），具体包括：对x轴方向、y轴方向以及z轴方向的速度函数积分得到x轴方向、y轴方向以及z轴方向的位移函数，分别取x、y、z轴方向上的位移函数值作为重心位置坐标中x、y、z的坐标值，其中，
6.根据权利要求5所述的重心轨迹数据获取方法，其特征在于，基于所述离散角度建立第一修正模型具体包括：基于vicon系统获取目标对象在不同角度下的第一修正重心位置坐标（x1，y1，z1），基...
【专利技术属性】
技术研发人员：温川飙，屈旭，蒋璐霞，杨涛，李子奇，朱红霞，许雅馨，冯杰，刘勇春，周帅，孙佳琦，郭富强，
申请(专利权)人：成都中医药大学，
类型：发明
国别省市：
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