[发明专利]一种基于步行轨迹数据确定步态中步宽的方法在审

专利信息
申请号: 201811572278.0 申请日: 2018-12-21
公开(公告)号: CN109801331A 公开(公告)日: 2019-05-24
发明(设计)人: 明东;何川;徐瑞 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: G06T7/62 分类号: G06T7/62
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 杜文茹
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 步行轨迹 数据确定 步态 步行 足跟 三维位置坐标 稳定性分析 步态特征 生物力学 数学运算 标记点 简易
【说明书】:

一种基于步行轨迹数据确定步态中步宽的方法,包括:提取人体在步行中右侧足跟和左侧足跟共2个标记点的三维位置坐标;确定人体在步行中的足跟着地时刻;计算人体在步行中步宽的大小;确定人体在步行中步宽的正负。本发明的一种基于步行轨迹数据确定步态中步宽的方法,利用合理的简化方法,严格的数学运算,通过判断对侧足跟着地点是否落在同侧足跟轨迹与其步幅围成的多边形内来较为准确地计算步宽大小及正负。本发明原理可靠,计算便捷,实施简单,精度较高,从而为进一步的内外稳定性分析、步态特征提取以及生物力学计算等奠定基础。本技术较传统方法更简易、更准确。

技术领域

本发明涉及一种确定步态中步宽的方法。特别是涉及一种基于步行轨迹数据确定步态中步宽的方法。

背景技术

步态是人类步行的行为特征,正常步态具有明显的周期性。步态特征可以使用时空参数描述,其主要包括步幅、步长、步宽、双支撑期时间和单支撑期时间等。

步宽通常定义为同侧两个连续足跟着地点连线到对侧足跟着地点的垂线段距离。步宽分左右,根据摆动侧命名。步宽分正负,例如负的左侧步宽表示右足位于左足步幅的左侧。

步行中的步宽调节是步态的一个重要特征。确定步宽,有利于下一步进行内外稳定性分析、步态特征提取以及生物力学计算等。

计算步态中步宽的传统方法在判断正负的时候比较复杂,需要根据全局坐标系区分左右,并判断对侧足跟着地点是在同侧步幅的同侧还是对侧。这使得计算量大,而且实际操作中可能判断出错,尤其是在转弯的时候。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是,提供一种能够较为准确的确定步态中步宽的基于步行轨迹数据确定步态中步宽的方法。

本发明所采用的技术方案是:一种基于步行轨迹数据确定步态中步宽的方法,包括如下步骤:

1)提取人体在步行中右侧足跟和左侧足跟共2个标记点的三维位置坐标;

2)确定人体在步行中的足跟着地时刻;

3)计算人体在步行中步宽的大小;

4)确定人体在步行中步宽的正负。

步骤2)所述的确定人体在步行中的足跟着地时刻,是右侧足跟标记点的垂直坐标达到局部最小值的时刻即为右侧足跟着地的时刻,左侧足跟标记点的垂直坐标达到局部最小值的时刻即为左侧足跟着地的时刻。

步骤3)所述的计算人体在步行中步宽的大小,包括:

将右侧连续两次足跟着地期间为一个右侧步态周期,其中右侧足跟标记点在连续两次足跟着地时刻的位置连线为右侧步幅,在一个右侧步态周期内,右侧步幅至左侧足跟标记点在左侧足跟着地时刻的坐标位置的地面投影的垂线段距离为右侧步宽的大小;

将左侧连续两次足跟着地期间为一个左侧步态周期,其中左侧足跟标记点在连续两次足跟着地时刻的位置连线为左侧步幅,在一个左侧步态周期内,左侧步幅至右侧足跟标记点在右侧足跟着地时刻的坐标位置的地面投影的垂线段距离即为左侧步宽的大小。

步骤4)所述的确定人体在步行中步宽的正负,包括:

在一个右侧步态周期内,右侧足跟标记点的地面投影轨迹与右侧步幅围成一个多边形,如果左侧足跟标记点在左侧足跟着地时刻的地面投影位置位于该多边形内部,则对应的右侧步宽为负,否则对应的右侧步宽为正;

在一个左侧步态周期内,左侧足跟标记点的地面投影轨迹与左侧步幅围成一个多边形,如果右侧足跟标记点在右侧足跟着地时刻的地面投影位置位于该多边形内部,则对应的左侧步宽为负,否则对应的左侧步宽为正。

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