[发明专利]一种基于加速度和角速度传感器的步态分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于加速度和角速度传感器的步态分析方法及装置，所述加速度和角速度传感器放置在鞋子上，方法包括：获取加速度和角速度传感器采集的运动数据；对运动数据进行预处理后，将预处理后的运动数据进行缓存；对缓存的运动数据进行步态周期检测，当检测到一个步态周期时，对单个步态周期的运动数据进行特征提取，生成特征向量；将特征向量输入预先训练好的运动模型，根据运动模型的输出结果对步态特征进行分析。本发明实施例采用基于加速度和角速度传感器的步态分析方案，计算量小实时性高，对硬件要求不高，可以把硬件做成小巧轻便型置于鞋子中，不仅具有成本低、携带方便、不受场地限制等优点，而且分析准确度高。

技术领域

本发明涉及智能穿戴技术领域，尤其涉及一种基于加速度和角速度传感器的步态分析方法及装置。

背景技术

现在随着对于人体生理结构研究的不断深入，实时监控和反馈人体运动状态的需求已经变得越来越强烈，而步态分析恰恰是一种不错的方式。在运动健康领域，步态分析可以通过获取运动实时数据，能够为运动质量的评估提供科学依据，为提高运动成绩、预防运动损伤提供帮助。

不同的工作原理和应用场合，步态分析也呈现多样化，主要有(1)基于压力信息的步态分析方法：把压力传感器嵌入到鞋垫中，在运动过程中可以检测到足底的压力变化情况，从而实现步态分析；(2)基于肌电信号的步态分析方法：通过分析步态周期内肌电信号的变化情况对人体运动情况埋分析；(3)基于视频和图像技术的步态分析方法：对于基于标记点的步态分析方法是通过高精度摄像机组获取人体运动图形序列，然后利用图像处理技术对步态特征进行抽取而获得步态参数；(4)基于惯性传感器的步态分析方法：通过将惯性传感器置于鞋子上获取脚部的周期性步态数据进行分析。

不同的步态分析方法都有其局限性，基于压力信息的步态分析方法，在人运动过程中只有脚与地面接触的时间里才存在压力作用，所以只能获取脚触地期间的步态信息，无法对完整的步态周期进行分析。虽然基于肌电信号的步态分析方法取得了一定的成就，成功应用于临床医学分析，但是采集肌电信号是一个复杂的过程，每次操作都需要繁琐的试验准备，同时因人体肌电信号相当微弱，容易受到干扰。虽然基于视频和图像技术的步态分析方法能够获取高精度的步态参数，但是需要专门的试验环境，设备复杂成本高，使用过程中容易受光照遮挡角度等多种因素影响。虽然基于惯性传感器的步态分析方法具有成本低、携带方便、不受场地限制等优点，但是步态分析算法的精度是阻碍其发展的瓶颈。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于加速度和角速度传感器的步态分析方法及装置，旨在解决现有技术中步态分析方法的精度低，成本高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于加速度和角速度传感器的步态分析方法，所述加速度和角速度传感器放置在鞋子上，所述方法包括：

获取加速度和角速度传感器采集的运动数据；

对运动数据进行预处理后，将预处理后的运动数据进行缓存；

对缓存的运动数据进行步态周期检测，当检测到一个步态周期时，对单个步态周期的运动数据进行特征提取，生成特征向量；

将特征向量输入预先训练好的运动模型，根据运动模型的输出结果对步态特征进行分析。

可选地，所述获取加速度和角速度传感器采集的运动数据前，包括：

预先采集大量不同着地方式及不同内旋类型的数据样本；

根据数据样本对原始人工智能模型进行训练，生成运动模型。

可选地，所述运动数据包括加速度传感器采集的三轴加速度数据和角速度传感器采集的三轴角速度数据，