[发明专利]一种步态检测分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种步态检测分析方法及装置，其中，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，执行步态检测分析方法；所述计步方法步骤如下：1)信号采集；2)定位完全着地时间点；3)进行步态检测；4)单步信号划分；5)步数统计；6)计算角度的大小；7)判断走跑方式；8)判断着地方式；9)判断足内旋和足外旋；10)判断足内八和足外八。本发明能够方便，快捷，精准的对步态进行检测分析，为医生、运动教练、用户自己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。

技术领域

本发明涉及计步技术领域，尤其涉及一种步态检测分析方法及装置。

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。

现有的步态分析方法需要多台摄像机同时采集数据，设备投资昂贵，采集的运动信息有限，不能很好地跟踪分析运动连续性。因此，有必要提供一种方便，快捷，精准的步态检测分析方法，为医生、运动教练、用户自己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。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种步态检测分析方法及装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种步态检测分析方法，包括以下步骤：

1)数据采集：传感器至少采集脚在空间X、Y、Z三个方向上的线加速度及角加速度数据，所述X、Y、Z方向为设定的方向；

2)定位完全着地时间点：设置初始阈值为0.5G，方波信号为0，将原始信号放大3倍，消除干扰，对信号数据进行低通滤波处理，利用y轴加速度生成方波信号，若检测到方波是为下降边沿，开始检测x轴角速度极大值，判断极大值是否大于500DPS，若否，则以该极大值的时间点为着地时间点，若是，则继续寻找以角速度为零的时间点为完全着地时间点；

3)进行步态检测：从极大值开始寻找与极大值相差大于阈值的实时信号数据，实时信号数据与极大值的差值大于阈值时将方波信号置为-1，在方波信号为-1时开始检测y轴加速度的最小值，并检测完全着地时间点，在找到完全着地时间点后，方波信号置为0，以极大值和最小值的差值的0.8倍作为下一步的阈值；

4)单步信号划分：检测生成的方波信号的下降沿，在实时信号大于最小值0.2G时(减少过程误差)开始检测角速度的极大值判断极大值的大小，小于零时以该极值点作为一步结束的时间，大于零时，从极值点位置开始寻找角速度为零的时间点，作为一步的结束；

5)步数统计：进行坐标转换，若单步的步幅大于s且离地高度大于h则该步有效，步数加一，反之则无效不计数；

6)计算角度的大小：定位着地后脚掌翻转的时间，对角速度进行积分，求解出角度θ，θ＝∫(w*t),式中w为角速度，t为采样时间；

7)判断走跑方式：定位x轴离地时间和着地时间，判断触地腾空比是否小于1，若小于1，则为跑步状态，反之则为走路状态，其中触地腾空比为单步着地时间/腾空时间；

8)判断着地方式：判断该角度的正负关系以及绝对值大小，若θ绝对值小于α，则当前步态为全掌着地；若θ绝对值大于α，且θ方向为正，则当前步态为前脚掌着地；若θ绝对值大于α，且θ方向为负，则当前步态为后脚掌着地；

9)判断足内旋和足外旋：若角度θ大于β，则当前步态为足外旋；若角度θ小于或等于0°，则当前步态为足内旋；当角度θ属于0°到β之间，则为正常内旋；