[发明专利]一种计步及运动状态评估装置

摘要

本发明公开了一种计步及运动状态评估装置，其通过运动传感器采集运动姿态特征，通过多通道表面肌电传感器采集肌肉活动水平，结合运动姿态与肌肉活动程度，对不同运动模式下步态进行计数并计算卡路里的消耗。结合表面肌电的计步器及分析装置相对现有的计步器更为专业，可提供更多的肌肉生理信息，尤其适用于运动和康复评估。

主权项

1.一种计步及运动状态评估装置，其特征在于，包括：多通道表面肌电传感器、运动传感器及主控单元；其中：所述多通道表面肌电传感器，用于采集肌群表面的肌电信息；所述运动传感器，用于运动轨迹信息；所述主控单元，用于根据用户设定的模式，并结合多通道表面肌电传感器与运动传感器采集到的信息对用户运动情况进行分析：若设定的模式为计步模式，则对采集到的信息进行特征提取，再通过特征识别来判定当前动作并对运动进行计数统计和卡路里计算；若设定的模式为锻炼模式，则对采集到的信息进行特征提取，并根据提取到的特征对运动状态进行评估；若设定的模式为康复模式，则对采集到的信息进行特征提取，并将提取到的特征与预设的标准参考模版进行比较，当达到一定运动时间或提取到的多组特征异常时，发出报警提示；所述主控单元对采集到的信息进行处理，处理步骤包括：当采集到新信息后，依次进行活动段分割与特征提取；具体如下：活动段分割：主控单元初始化各类索引变量，其中Active表示当前采集到新信息是否在活动段内，Last表示上一次处理完信息所在的采样时间，Cur表示当前处理信息所在的采样时间；如果Cur‑Last>W表示超过W个采样时间采集到的新信息尚未处理，则开始判断新信息是否在活动段内；如果Active为1表示前一次处理的信息已经在活动段内，只要满足当前信息的样本熵大于规定的阈值，则判定当前信息同样为活动段内，并根据分帧处理的方式以64点为步长，128点为窗长执行特征提取的操作；如果在Active为1的情况下当前信息样本熵小于规定阈值，则非活动段计数器加1；如果非活动段计数器连续叠加此处达到P则判定此时活动段已完全退出；特征提取：对于肌电信息，提取时域特征绝对值均值MAV，提取频域特征自回归AR模型系数；肌电信号的绝对值均值MAV计算公式为：式中，MAV指绝对值均值，c表示肌电信号所对应的表面肌电传感器通道，Nf为帧长，SEMGc(i)表示采集到的第c通道肌电信号第i个点的数值；肌电信号的AR模型系数采用Burg算法计算；采用分帧技术提取肌电信息的特征：将一个活动段内的肌电信息分成多个片段，每个片段提取出一组特征，使用长度为Nf，步长为Sf的移动平均窗从活动段的起始点开始移动，每次移动时窗内所包含的信息均作为当前帧内的所有数据，直至后面的数据不足时结束，丢弃不足的部分；分帧完毕后，每通道肌电信息的每帧数据包含5个特征值：1个MAV和4个AR系数，并使用长度为Nf的Hamming窗对每帧数据进行滤波，Hamming窗计算公式为：式中，n＝[0，Nf‑1]；对于运动轨迹信息，抽样并计算均值和标准差；所述运动传感器集成了3轴加速度计、3轴角速度计和3轴磁力计，运动轨迹信息的特征为每通道64个抽样点，共9个通道；则将9个通道的第i个抽样点放在第i行，形成64行9列的特征矩阵，其中，i＝[1，64]。