[发明专利]一种步态模拟预测系统及模拟预测方法

说明书

一种步态模拟预测系统及模拟预测方法，它属于步态参数分析与模拟技术领域。本发明解决了现有方法不具备模拟步态参数的功能的问题。本发明通过步态参数采集模块、步态参数数据库模块、卷积神经网络模块和步态特征算法的作用实现采集并模拟步态参数，克服了现有方法不具备模拟步态参数的功能的不足。同时，本发明还具备使用范围广、高度符合人机交互的要求、稳定性高、普及性强和运行成本低的特点。本发明可以应用于步态参数分析与模拟技术领域。

技术领域

本发明属于步态参数分析与模拟技术领域，具体涉及一种步态模拟预测系统及模拟预测方法。

背景技术

步态分析是利用力学的概念、处理手段和已经掌握的人体解剖、生理学知识对人体行走的功能进行对比分析的一种生物力学研究方法。目前步态参数的定量分析主要依靠步态分析系统提供帮助。步态分析系统由三部分组成：第一部分是各关节的反光标记点和高速红外摄像机，用来测量受试者的空间位移。第二部分是测力台，用来测量脚踩在平台上时垂直力、横向力和前后向力的力值。第三部分是分析处理测量数据的计算机及其调控上面三组装置同步运行的设备。步态分析可将生物力学、运动学、动力学及解剖学相结合，是运动生物学研究的必需工具。

现已有大量实验及应用实例证明步态分析在运动医学、生物力学等多领域中定量评估效果准确，但因未有步态模拟系统，现有方法仅仅用于步态资料的收集和分析，并不具备模拟步态参数的功能。

发明内容

本发明的目的是为解决现有方法不具备模拟步态参数的功能的问题，而提出了一种步态模拟预测系统及模拟预测方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

基于本发明的一个方面：一种步态模拟预测系统，所述步态模拟预测系统包括：MotionAlysis(运动捕捉系统，相当于多个多角度的摄像头以及多个粘贴点)步态参数采集模块、Cortex软件模块、用户界面模块、用户数据服务器模块、OpenSim软件模块、卷积神经网络模块、步态参数数据库模块和计算服务器模块；

在数据采集上传阶段：所述MotionAlysis步态参数采集模块用于采集步态信息，并将采集的步态信息输入Cortex软件模块；

Cortex软件模块用于对输入的步态信息进行分析，获得初始步态参数；

所述用户界面模块用于将初始步态参数上传至用户数据服务器模块；

在计算模拟阶段：用户数据服务器模块的数据导入OpenSim软件模块，OpenSim软件模块用于根据导入的数据获得初始数据库通用参数；

初始数据库通用参数输入步态参数数据库模块，卷积神经网络模块用于根据步态参数数据库模块内的初始数据库通用参数进行特征计算，获得初始步态参数特征数据，并将初始步态参数特征数据输入计算服务器模块；

用户界面模块用于用户输入修改项信息，并将输入的修改项信息传入计算服务器模块；计算服务器模块用于整合输入的修改项信息和初始步态参数特征数据，获得新的步态参数特征数据，并将新的步态参数特征数据输入步态参数数据库模块；

在数据输出反馈阶段：卷积神经网络模块用于根据步态参数数据库模块内的新的步态参数特征数据计算获得新的数据库通用参数，并将新的数据库通用参数导入OpenSim软件模块；

OpenSim软件模块用于根据导入的新的数据库通用参数进行计算获得新的步态参数数据，并将新的步态参数数据传入用户界面模块；

用户界面模块用于用户提取新的步态参数数据。

基于本发明的另一个方面：一种步态模拟预测方法，所述方法的具体过程为：