[发明专利]一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统，其包括：利用预先设置在测力平台上的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。本发明性能可靠，敏感度高，能实现对人体重心的自动检测，可为人体平衡障碍患者提供一种简单而快捷的人体重心位置检测途径。

技术领域

本发明涉及一种人体平衡测试领域，特别是关于一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统。

背景技术

随着社会的发展，老龄化人口和因各种各样的运动意外受伤造成的平衡能力失调的患者越来越多。若人体平衡能力出现问题，轻则导致患者在日常生活中过于小心产生危机跌倒的心理或将影响人体的自由行动能力；重则将会限制或丧失自主活动能力，导致患者的日常生活质量严重下降。因此，针对此类社会群体研究其人体平衡能力并进行准确的评估，从而制定有效的训练方法就显得尤为重要。

利用人体平衡测试仪不仅能定量、客观、准确的评估被测试者的平衡能力，而且能了解被测试者的平衡障碍点，一方面可以提前预测被测试者摔倒的风险，另一方面可以为被测试者制定有效地治疗方案，有助于患者康复。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于包络面积的人体平衡测试方法及系统，其性能可靠，敏感度高，能实现对人体重心的自动检测，可为人体平衡障碍患者提供一种简单而快捷的人体重心位置检测途径。

为实现上述目的，第一方面，本发明采取的技术方案为：一种基于包络面积的人体平衡测试方法，其包括：利用预先设置在测力平台上的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。

进一步，预先设置在测力平台上的多个压力传感器，包括：在测力平台上设置有12个压力传感器，沿测力平台的几何中心呈均匀对称分布。

进一步，计算测试者的重心坐标，包括：设定测力平台的中心坐标为原点，将测力平台视为水平状态，建立二维直角坐标系，则得到各个传感器的坐标；根据各个传感器采集到的压力大小确定测试者的各重力分力，由各重力分力得到重心坐标。

进一步，在计算测试者的重心坐标之前，还包括数据处理的步骤：将采集到的压力信号转换成相应的电压信号，并对电压信号进行滤波和放大处理后，将模拟信号转换成数字信号，然后进行重心坐标的计算。

进一步，绘制重心投影点的点集最小凸边形，包括：将所有重心投影点进行连线，绘制出连线后的重心投影点的重心包络的最小凸边形；该最小凸边形包含所有的重心轨迹投影点。

进一步，重心轨迹包络面积为：

式中，h为重心投影点集最小凸边形的顶点数，Area为重心轨迹包络面积，x_j为第j个凸边形顶点的x坐标，y_j为第j个凸边形顶点的y坐标。

进一步，根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力，包括：重心轨迹包络面积的数值小于设置的阈值，则人体平衡能力达标；反之，则人体平衡能力不达标。

第二方面，本发明采取的技术方案为：一种基于包络面积的人体平衡测试系统，其包括：测试模块，利用预先设置的多个压力传感器采集到压力信息，计算测试者的重心坐标以生成人体重心移动轨迹，进而得到重心投影点的点集；面积计算模块，绘制重心投影点的点集最小凸边形，将凸边形分割成多个三角形后再进行累加，得到测试者的重心轨迹包络面积；平衡能力确定模块，根据重心轨迹包络面积确定测试者的人体平衡能力。