[发明专利]一种基于IMU的人体下肢运动监测方法及系统

权利要求书

1.一种基于IMU的人体下肢运动监测方法，其特征在于，所述基于IMU的人体下肢运动监测方法，包括：

根据IMU测量的加速度数据检测被监测对象的当前姿态是否符合基准姿态；

在当前姿态符合基准姿态的情况下，根据IMU的欧拉角得到基准欧拉角；

获取被监测对象由基准姿态进行运动时的运动角度，包括：

若被监测对象由基准姿态进行运动时下肢的运动轴为IMU坐标系的X轴，则按照ZYX顺序解算IMU的欧拉角，以解算得到的欧拉角中的滚转角与基准欧拉角中的滚转角的差值作为运动角度；

若被监测对象由基准姿态进行运动时下肢的运动轴为IMU坐标系的Y轴，则按照ZXY顺序解算IMU的欧拉角，以解算得到的欧拉角中的俯仰角与基准欧拉角中的俯仰角的差值作为运动角度。

2.如权利要求1所述的基于IMU的人体下肢运动监测方法，其特征在于，所述根据IMU测量的加速度数据检测被监测对象的当前姿态是否符合基准姿态，包括：

检测被监测对象的下肢是否处于静止状态；

若未处于静止状态则继续进行静止检测；否则对IMU测量得到的加速度数据进行归一化处理，利用归一化处理后的加速度数据与基准姿态的加速度理论值进行点积，根据点积结果判断当前姿态是否符合基准姿态，所述基准姿态包括直立、仰卧位、侧卧位、俯卧位和坐姿。

3.如权利要求2所述的基于IMU的人体下肢运动监测方法，其特征在于，所述基准姿态的加速度理论值，包括：

所述基准姿态为直立时，右腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,0,g，右腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,0,g，左腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,0,g，左腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,0,g，其中g为重力加速度；

所述基准姿态为仰卧位时，右腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为g,0,0，右腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为g,0,0，左腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为-g,0,0，左腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为-g,0,0；

所述基准姿态为侧卧位时，右腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,-g,0，右腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,-g,0，左腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,-g,0，左腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,-g,0；

所述基准姿态为俯卧位时，右腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为-g,0,0，右腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为-g,0,0，左腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为g,0,0，左腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为g,0,0；

所述基准姿态为坐姿时，右腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为g,0,0，右腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,0,g，左腿的大腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为-g,0,0，左腿的小腿对应的IMU坐标系的X轴、Y轴、Z轴的加速度理论值分别为0,0,g。

4.如权利要求2所述的基于IMU的人体下肢运动监测方法，其特征在于，所述根据点积结果判断当前姿态是否符合基准姿态，包括：

若点积结果为1则当前姿态符合基准姿态；否则当前姿态不符合基准姿态。

5.如权利要求2所述的基于IMU的人体下肢运动监测方法，其特征在于，所述根据IMU的欧拉角得到基准欧拉角，包括：

取被监测对象的下肢处于静止状态时间内的IMU的欧拉角的均值作为基准欧拉角。