[发明专利]一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法

权利要求书

1.一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：它包括

a、对有下肢运动功能障碍的患者进行足底压力信息采集；

b、针对采集到的足底压力信息，进行信号预处理；

c、基于预处理后的足底压力进行步态划分；

d、提取常规运动学特征和足底压力变异性指标动力学特征。

2.根据权利要求1所述一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：步骤a中采用无线传输式足底压力采集鞋垫，进行足底压力信息采集。

3.根据权利要求2所述一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：步骤b中所述信号预处理是指用截止频率为15-25Hz的低通滤波器进行滤波，去除噪声，并通过收集到的患者体重信息，对竖直方向的足底压力信号幅值归一化处理。

4.根据权利要求3所述一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：所述足底压力信号幅值归一化处理是指将滤波后的压力信号，对患者体重做除法，由下列公式计算：

其中，x(m)为滤波后的压力信号，单位为牛顿；w为患者体重，单位为牛顿；x′(m)为经过幅值归一化处理后的足底压力信号。

5.根据权利要求4所述一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：步骤c中，根据受试者体重设定支撑相和摆动相切换的阈值，大于阈值的期间为支撑相，小于阈值的期间为摆动相，步态划分是指按照足底压力在人体下肢的支撑相和摆动相过程中的不同特征，将人体步行周期进行划分，并按照步态周期百分比，进行时间归一化处理。

6.根据权利要求5所述一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：步骤d中的动力学特征提取是指支撑相压力变异性指标，通过对足底压力信号进行幅值和时间的归一化，将每一个步态周期中对应步态周期百分比的时刻，进行平均值和标准差计算，最后对所有标准差去均值，得到足底压力变异性指标，作为动力学特征。

7.根据权利要求6所述一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：所述足底压力变异性指标是通过如下反映：

首先，求所有步态周期在相同支撑相时刻的平均足底压力大小；

其次，计算所有步态周期中对应支撑相百分比的标准差，计算后获得范围为0-100％的100个标准差；

然后，对0-100％的整个支撑相的所有100个标准差，进行求平均值，得到足底压力变异指数；

上述公式中，n为划分后的步态周期个数，j为支撑相百分比，范围为0-100％；f_ij为对应的第i个步态周期，位置在j处的足底压力值，为平均足底压力，SD_j为标准差，为足底压力变异指数。

8.根据权利要求5所述一种基于足底压力信息的步态划分与特征提取方法，其特征在于：运动学特征提取是根据划分的步态周期的时间信息进行计算，提取步频、步态周期、支撑相占比和摆动相占比特征。