[发明专利]一种步态分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种步态分析方法及装置，所述检测装置包括载体、数据采集器、微处理器和电池；将采集到数据进行分析处理，进而计算出对应的数据并将该数据传输至智能终端，执行步态分析方法，所述具体步骤如下：1)信号采集；2)对采集到的信号进行两次滤波；3)单步信号划分；4)判断着地方式；5)判断足内旋；6)判断内外八字。本方法通过对用户在行走或运动过程中基于足部的各种参数进行实时采集和算法处理，能够实现实时检测与分析用户步态，并且分析过程方便快捷，准确度高,有利于运动员及早发现进行矫正。

技术领域

本发明涉及步态分析技术领域，尤其涉及一种步态分析方法。

背景技术

步态是人体结构与功能、运动调节系统、行为及心理活动在行走时的外在表现，但是，其中某个系统或某些方面的功能障碍，都可引起步态异常。据调查显示，50％-60％的轻运动人群由于运动过程中步态不正确而患有不同程度的膝盖伤(统称跑步伤)；发育期行走姿态异常直接影响儿童成长阶段骨骼腿部甚至脊柱发育；步态异常具有对某些疾病有提示意义，如糖尿病足、下肢关节炎、下肢肌无力。通过步态分析可以实现对某些疾病的预防以及辅助性治疗。

传统方法对异常步态判别主要是依靠专业的医护人员以及专业的医疗设备对患者进行现场或者视频的判断。这种依靠医生直接观察的方法，浪费了大量的医疗资源。因此，提供一种方便，快捷，精准的步态分析方法，提供客观的步态分析依据及康复治疗、矫正或运动改善后的效果评估，已经刻不容缓。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种步态分析方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种步态分析方法，具体步骤如下：

1)信号采集：利用传感器采集人体行进过程中下肢在空间上X、Y、Z三个方向的运动信号，所述运动信号包括三维加速度信号和三维角速度信号；设置三轴加速度传感器采样率10Hz，以监测运动状态变化，检测到有效步数则提升加速度传感器采样率100Hz、200Hz、400Hz等，目标采样率满足不少于100点/步，以对运动姿态参数进行计算。

2)对采集到的信号进行两次滤波：对行进方向的加速度进行高通滤波，对高通滤波后的数据取绝对值，再进行长度为N的均值滤波得到acc_speed_me序列；

3)单步信号划分：序列acc_speed_me以th_K的变化量进行分割，即(acc_speed_mea(n)-acc_speed_mea(n-1))th_K为一步运动开始，(acc_speed_mea(n-1)-acc_speed_mea(n))th_K为一步运动结束，这段间隔为有效的一步；

4)判断着地方式：当(Zacc-1G)/Y0.1时为后跟着地，Z变大；当(Zacc-1G)/Y-0.1时为前掌着地，Z变小；其他为全掌着地情况，其中Zacc为Z轴方向加速度，Zacc-1G为全掌落地时的情况；

5)判断足内旋：当0X/Zmax0.1，为正常着地；当X/Zmax0.1，X方向加速度为正，为外翻着地；当X/Zmax0.1，X方向加速度为负，为内翻着地，其中X为X轴加速度，Zmax为Z轴最大加速度；

6)判断内外八字：当(X/Y)0.1，测量加速度的方向与行进方向相反为外八字步；当(X/Y)0.1，测量加速度的方向与行进方向相同为内八字步，其中X为X轴加速度，Y为Y轴加速度。

优选的，所述X、Y、Z方向相互垂直；优选地，所述X、Y、Z方向分别为以待测人体为参照的水平前后方向，水平左右方向和竖直方向。

优选的，所th_K的取值范围为10-80。

一种步态分析方法，还包括以下步骤：

1)重新采样：设置加速度采样率FS，将采样率为FS的序列重采样至10Hz，即每隔FS/10抽取采样点；