[发明专利]关节运动检测的组合式传感器、关节运动检测系统及方法

说明书

一种关节运动检测的组合式传感器、检测系统及方法，其中，组合式传感器包括：支撑架、惯性测量装置和红外标定装置；惯性测量装置的测量数据反映关节骨结构在整个运动过程中的空间姿态信息，红外标定装置用于在关节周围设定位置处设置真实标记点，真实标记点只能在红外检测范围内被感测到；在关节运动的过程中，通过惯性测量装置和红外标定装置之间的对应关系，将惯性测量装置的测量数据对真实标记点在红外检测范围外的空间运动情况进行补充，以获得真实标记点能够反映关节骨结构在整个运动过程中的空间运动情况。解决受试者运动受限的问题，同时，占地空间小。

技术领域

本发明涉及捕捉关节运动技术领域，具体涉及关节运动检测的组合式传感器、关节运动检测系统及方法。

背景技术

在申请号为201510778570.8公开的发明专利，其名称为关节运动检测系统及方法，其解决了在大型步态实验室采用多个运动捕捉摄像机捕捉关节运动中所遇到的问题，如，申请号为201510778570.8的发明专利中不需要对多个摄像机进行系统标定，且占地空间小。

但是申请号为201510778570.8的发明专利的技术方案也存在一定的不便性，如，其采用光学传感装置捕获真实标记点的空间位置并形成相应的空间运动数据，使得，受试者必须在光学传感装置的有效测试范围内运动，才能采集到关节的空间运动数据，若受试者运动到该有效测试范围外，则不能采集到关节的空间运动数据，即，申请号为201510778570.8的发明专利对受试者的运动范围及运动空间进行了严格限制，使得受试者不能随意走动。

发明内容

为了使捕捉关节运动操作简单、占地空间小及方便受试者随意走动，本申请提供一种关节运动检测的组合式传感器、关节运动检测系统及方法。

根据第一方面，一种实施例中提供一种关节运动检测的组合式传感器，包括：支撑架、惯性测量装置和红外标定装置；

所述惯性测量装置和红外标定装置分别设置于所述支撑架上，其中，所述惯性测量装置的测量数据反映关节骨结构在整个运动过程中的空间姿态信息，所述红外标定装置用于在关节周围设定位置处设置真实标记点，所述真实标记点只能在红外检测范围内被感测到，且所述真实标记点的空间位置能够反映关节骨结构在红外检测范围内运动时的空间运动情况；

待所述支撑架戴于关节上后，在所述关节运动的过程中，通过所述惯性测量装置和红外标定装置之间的对应关系，将所述惯性测量装置的测量数据对所述真实标记点在红外检测范围外的空间运动情况进行补充，以获得所述真实标记点能够反映关节骨结构在整个运动过程中的空间运动情况。

一种实施例中，惯性测量装置为惯性传感器。

一种实施例中，红外标定装置为若干个红外标记点。

一种实施例中，红外标记点呈球状或半球状。

一种实施例中，支撑架呈十字型结构，红外标记点的数量为四个，四个红外标记点分别设置于支撑架的四个自由端，惯性测量装置设置于支撑架的交叉点处。

一种实施例中，支撑架呈圆盘结构，若干个红外标记点均匀布设于支撑架的圆周边缘，惯性测量装置设置于支撑架的中心点。

一种实施例中，支撑架的高度大于等于惯性测量装置的高度，惯性测量装置贯穿设置于支撑架内。

根据第二方面，一种实施例中提供一种关节运动检测系统，包括：

组合式传感器，所述组合式传感器为上述任一项所述的组合式传感器，所述红外标定装置用于在关节周围设定位置处设置真实标记点，所述真实标记点只能在红外检测范围内被感测到，且所述真实标记点的空间位置能够反映关节骨结构在红外检测范围内运动时的空间运动情况，所述惯性测量装置的测量数据用于反映关节骨结构在整个运动过程中的空间姿态信息；

虚拟点标定装置，用于在关节骨结构解剖特征位置处设置虚拟标记点；