[发明专利]一种基于多模态信息融合的步态零速检测方法及系统

说明书

本发明属于可穿戴方法技术领域，尤其涉及一种基于多模态信息融合的步态零速检测方法，同时，本发明还提供一种基于多模态信息融合的步态零速检测系统，本方法包括信息采集、信息预处理、传感器校准、零速区间确定方法，本发明解决了现有技术存在零速检测方法由于一般为单一检测阈值方法和固定时间阈值方法且阈值设定缺少理论研究且复杂，从而导致检测方法精确性差的问题，本发明具有提高了检测的精度、准确度更高、方便后续处理和计算、提高了系统的实用性的有益技术效果。

技术领域

本发明属于可穿戴方法技术领域，尤其涉及一种基于多模态信息融合的步态零速检测方法及系统。

背景技术

步态分析(gait analysis)是一种通过观察或采集行走时人体的姿态，得出并分析步态参数的技术，常见的步态参数包括空间参数(步幅、步长、步宽等)，时间参数(站立/摆动期、单步时间、步频等)，以及这些参数的左右脚的对称性、长期数据的稳定性等。步态分析在体育运动、医疗康复等方面发挥着非常重要的作用，并得到了广泛的应用和研究。传统的步态分析的设备和方法，一般都是大型医院和康复中心使用的三维步态分析仪器，这样的设备有以下缺点：需要占用较大场地面积，专业安装，成本费用高，测试使用不便等。近年来，随着微机电(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)技术的不断发展，基于MEMS技术的惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)也有了很大的改进。基于MEMS技术的惯性传感器具有体积小、质量轻、功耗低、响应快、成本低、灵敏度高等优点，这使得MEMSIMU成为步态分析技术的理想选择，成为一大研究热点；

基于MEMS IMU的步态分析技术，是利用人体行走时足部运动的周期特性，通过采集到的周期运动数据，进行计算进而得到步态分析的时空参数。但是不可避免的问题是，惯性传感器主要是由陀螺仪和加速度计组成，而陀螺仪和加速度计自身存在不可避免的误差因数导致采用积分和运算得到速度和位置的信息中包含了随时间积累的误差，这将直接影响步态参数计算的精度。因此，在目前MEMS IMU技术的发展水平下，对累积误差的处理就显得异常重要。零速检测方法是消除累积误差的重要方法，现有的零速检测方法一般为单一检测阈值方法和固定时间阈值方法，阈值设定缺少理论研究且复杂，检测方法精确性差，综上所述，发明一种基于多模态信息的、精确的零速检测方法，专用于步态分析的技术具有非常现实的意义；

综上所述，现有技术存在零速检测方法由于一般为单一检测阈值方法和固定时间阈值方法且阈值设定缺少理论研究且复杂，从而导致检测方法精确性差的问题。

发明内容

本发明提供一种基于多模态信息融合的步态零速检测方法及系统，以解决上述背景技术中提出现有技术存在零速检测方法由于一般为单一检测阈值方法和固定时间阈值方法且阈值设定缺少理论研究且复杂，从而导致检测方法精确性差的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于多模态信息融合的步态零速检测方法，包括：

零速区间确定方法：

将在周期性的步态行走中每一时刻分别形成的足底总压力值拟合为足底总压力曲线且同步拟合惯性传感器数据曲线；

在足底总压力曲线的足底总压力上升区间内，将惯性传感器数据曲线中的静止点确定为零速开始点；

在足底总压力曲线的足底总压力下降区间内，将惯性传感器数据曲线中的启动点确定为零速结束点；

所述零速开始点至零速结束点形成零速区间。

进一步，所述零速区间确定方法还包括：

在周期性的步态行走中每一时刻，通过压力值求和计算公式分别累加前脚掌各压力点的压力数据以及脚后跟各压力点的压力数据形成足底总压力值；

进一步，所述压力值求和计算公式：

P＝P1+P2；