本发明专利技术公开了一种基于复杂度的压力中心非线性特征提取方法。传统的压力中心（centerofpressure,COP）特征参数，无法对人体动摇的非线性特性进行有效描述。本发明专利技术是一种利用所构建的基于邻域粗粒化二维Lempel-Ziv复杂度，提取COP非线性动力学特征的方法，具体步骤为：步骤1.COP信号的获取；步骤2.基于邻域粗粒化的序列重构；步骤3.基于重构序列计算COP信号的归一化Lempel-Ziv复杂度。本发明专利技术有效地解决了如何应用Lempel-Ziv复杂度，对二维的COP信号进行处理，提取其非线性特征的问题，从而能够对人体姿态动摇的不规则程度进行定量描述。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物力学领域，尤其涉及。具体是一种利用所构建的基于邻域粗粒化二维Lempel-ZiV复杂度，提取压力中心(center of pressure, COP)信号的非线性动力学特征,对人体姿态动摇的不规则程度进行定量描述的方法。
技术介绍
人们通常认为自己能够稳稳地站着是件理所当然的事情。但实际上，在直立时保持身体平衡是一项复杂的任务，完成这项任务需要由姿态控制系统中包括前庭核、脑干网状结构、脊髓、小脑及大脑皮层等在内的多级神经中枢，对视觉、本体感觉以及前庭感觉器官获取的信息进行整合加工，由与运动功能有关的肌肉骨骼组织调节身体，使其在脚底有限支持平面上保持重心稳定。姿态控制系统中的任何一个环节出现问题，都会导致人直立时的姿态动摇模式发生改变。因此对人直立时的姿态动摇模式进行分析，能够为老年人跌倒风险预测，以及多类疾病的诊断提供重要信息。基于测力平台、平衡板获取人站立其上时的COP信号进行姿态动摇模式研究，是一种已得到公认的有效方法。现有研究多采用时域或频域的线性分析方法对COP信号进行分析处理，例如提取COP的轨迹长度、平均速度、功率谱等特征参数，对人体动摇状态进行定量描述。如前所述，人的姿态控制系统是一个由多功能的感觉器官、运动单元、多级神经中枢通过反馈环构成的多回路网络控制系统。作为该复杂控制系统的一种外在表象，姿态动摇具有明显的非线性特性。然而，传统的COP特征参数，无法对其进行有效描述。Lempel-Ziv复杂度分析是一种重要的非线性动力学分析方法，能有效描述信号的不规则程度，进而对系统的动态变化特性进行描述。但目前将Lempel-Ziv复杂度用于COP信号分析却存在困难，主要是因为利用测力平台、平衡板记录的COP信号是二维信号，尽管一维复杂度算法已非常成·熟，但二维复杂度算法还有待进一步研究，尚未见到有应用Lempel-Ziv复杂度对COP信号进行分析的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提出，用该方法提取COP信号的非线性动力学特征，对人体姿态动摇模式的不规则程度进行描述。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤: 步骤1.COP信号的获取； 步骤2.基于邻域粗粒化的序列重构； 步骤3.基于重构序列计算COP信号的归一化Lempel-Ziv复杂度。所述的步骤I中COP信号的获取，具体如下:1-1.让受试者站立在测力平台或平衡板上，拾取分布于测力平台或平衡板四角的压力传感器的四路压力信号，分别记为Am ;将坐标原点设在测力平台或平衡板的几何中心，设压力中心坐标为g(3^)，贝IJ四个压力传感器的位置坐标分别为EO1A),, hk),瓦( );依据力学平衡原理及力矩原理得:权利要求1.，其特征在于包括如下步骤: 步骤1.COP信号的获取； 步骤2.基于邻域粗粒化的序列重构； 步骤3.基于重构序列计算COP信号的归一化Lempel-Ziv复杂度；所述的步骤I中COP信号的获取，具体如下: 1-1.让受试者站立在测力平台或平衡板上，拾取分布于测力平台或平衡板四角的压力传感器的四路压力信号，分别记为mf,;将坐标原点设在测力平台或平衡板的几何中心，设压力中心坐标为则四个压力传感器的位置坐标分别为用: , ),0 , ),h),瓦( );依据力学平衡原理及力矩原理得:全文摘要本专利技术公开了。传统的压力中心(centerofpressure,COP)特征参数，无法对人体动摇的非线性特性进行有效描述。本专利技术是一种利用所构建的基于邻域粗粒化二维Lempel-Ziv复杂度，提取COP非线性动力学特征的方法，具体步骤为步骤1.COP信号的获取；步骤2.基于邻域粗粒化的序列重构；步骤3.基于重构序列计算COP信号的归一化Lempel-Ziv复杂度。本专利技术有效地解决了如何应用Lempel-Ziv复杂度，对二维的COP信号进行处理，提取其非线性特征的问题，从而能够对人体姿态动摇的不规则程度进行定量描述。文档编号A61B5/103GK103251411SQ201310118890公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日专利技术者孙曜, 罗志增, 孟明, 杜宇鹏, 王丹萍, 皮埃尔·保罗·维达 申请人:杭州电子科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于复杂度的压力中心非线性特征提取方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1.COP信号的获取；步骤2.基于邻域粗粒化的序列重构；步骤3.基于重构序列计算COP信号的归一化Lempel?Ziv复杂度；????所述的步骤1中COP信号的获取，具体如下：1?1.让受试者站立在测力平台或平衡板上，拾取分布于测力平台或平衡板四角的压力传感器的四路压力信号，分别记为????????????????????????????????????????????????、、、；将坐标原点设在测力平台或平衡板的几何中心，设压力中心坐标为，则四个压力传感器的位置坐标分别为，，，；依据力学平衡原理及力矩原理得：???????????????????????(1)式(1)中，；1?2.每次检测均进行次采样，采样周期及频率的具体取值根据被检测对象的情况确定，检测获得的COP信号由横向动摇分量序列和前后动摇分量序列构成，表示为,，其中为采样点的序号,?为自然数；所述的步骤2中基于邻域粗粒化的序列重构，具体如下：2?1.将每次检测获得的COP信号表示成一个二维时间序列，即；计算每一采样点的COP信号到所选定坐标原点的距离，记为，并用表示各采样点到原点距离的均值，如式(2)所示；?????????????????????????????(2)2?2.计算所有相邻两个采样点的COP信号与之间的距离，记为，并用表示所有相邻两个采样点COP信号之间距离的均值，如式(3)所示：????????????????????????????(3)2?3.?对COP信号构成的二维时间序列中的第一点，选定一个以原点为中心，以为半径的邻域，若，则其二值粗粒化的值，否则为；2?4.?对COP信号构成的二维时间序列中从第二点开始的每一点，选定一个以为中心，以为半径的邻域；若，则COP序列第点二值粗粒化的值，否则；2?5.通过步骤2?3和2?4将二维时间序列重构为一个等长的符号序列，表示为；所述的步骤3中基于重构序列计算COP序列的归一化Lempel?Ziv复杂度，具体如下：3?1.采用现有Lempel?Ziv复杂度算法，计算重构后的符号序列中互异子串的数目，记为；计算当时的值，记为：???????????????????????????????(4)???????????????????????3?2.用将归一化，得到归一化的Lempel?Ziv复杂度：????????????????????????????????(5)基于步骤3?2所获得的COP信号的复杂度，能够对人体姿态动摇的不规则程度进行定量描述。dest_path_image001.jpg,912847dest_path_image002.jpg,dest_path_image003.jpg,126309dest_path_image004.jpg,dest_path_image005.jpg,668280dest_path_image006.jpg,dest_path_image007.jpg,809411dest_path_image008.jpg,dest_path_image009.jpg,120438dest_path_image010.jpg,dest_path_image011.jpg,501872dest_path_image012.jpg,dest_path_image013.jpg,780407dest_path_image014.jpg,dest_path_image015.jpg,473032dest_path_image016.jpg,dest_path_image017.jpg,887832dest_path_image012.jpg,643430dest_path_image015.jpg,143681dest_path_image018.jpg,dest_path_image019.jpg,377348dest_path_image020.jpg,dest_path_image021.jpg,573154dest_path_image019.jpg,dest_path_image023.jpg,560701dest_path_image024.jpg,dest_path_image025.jpg,589270dest_path_image026.jpg,dest_path_image027.jpg,978663dest_path_image021.jpg,76063dest_path_image028...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙曜，罗志增，孟明，杜宇鹏，王丹萍，皮埃尔·保罗·维达，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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