[发明专利]用于分析人的步态和姿势平衡的系统和方法

权利要求书

1.一种用于分析人的姿势平衡的方法，所述方法包括处理器实现的以下步骤：

使用3D运动传感器捕获人的骨骼数据；

使用噪声清除模块从所捕获的骨骼数据中去除多个噪声，其中所述多个噪声包括一个或多个误差，并且其中通过下述步骤去除所述多个噪声；

将所捕获的骨骼数据转换为与人的身体结构有关的特征集；

计算每帧中所述身体结构的静态特征；以及

根据前帧和后帧跟踪静态特征的变化；

在x平面和y平面中根据所捕获的骨骼数据跟踪人的脚踝坐标；

通过下述步骤使用所跟踪的人的脚踝坐标来计算人的多个步态参数：

获得相应脚踝的速度分布曲线；

基于所述速度分布曲线计算曲率点，其中所述曲率点是指示给定腿的两个连续站立阶段开始的两个点；

根据所述速度分布曲线检测峰和谷区域，并在峰和谷区域中获得数据点集合；

计算标准化数据的协方差矩阵，其中通过计算数据点集合的均值和标准偏差获得所述标准化数据；

通过计算所述协方差矩阵的特征值分解来执行基于特征向量的曲率分析，以获得指示腿的摆动阶段开始的曲率点，其中对应于最小特征值的特征向量提供了数据点集合的最小方差的方向并揭示朝向所述摆动阶段开始的曲率点的方向；其中，计算出的所述摆动阶段的开始的曲率点、两个连续站立阶段的开始的曲率点以及速度分布曲线的峰和谷区域中的检测到的数据点集合用于计算所述多个步态参数；以及

通过捕获所跟踪的人的脚踝坐标的变化来测量人的静态单个肢体站立SLS持续时间；以及

对捕获的所跟踪的脚踝坐标的变化进行基于特征向量的曲率分析，以确定两个负曲率点，其中所确定的负曲率点之间的持续时间为静态SLS持续时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中为摆动持续时间和站立持续时间两者获得人的速度分布曲线。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：应用标准峰谷检测算法根据人的速度分布曲线来检测峰值和谷值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中采用k均值聚类算法来捕获在每个帧上人的所跟踪的脚踝坐标的变化，以测量人的静态SLS持续时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述骨骼数据包括脚踝关节数据的时空变化。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个步态参数包括步幅长度、步幅时间、摆动时间和站立时间。