[发明专利]一种基于移动平台的步态测量系统及其步态测量方法

权利要求书

1.一种基于移动平台的步态测量系统，其特征在于：包括图像采集装置、用于支撑被测量者步行的移动平台、与图像采集装置的输出端电连接的步态数据解析存储装置及固定于被测量者的左脚和右脚以对左脚和右脚进行标识定位的视觉标记，所述移动平台设置有步态测量空间，所述图像采集装置的摄像头对步态测量空间内被测量者的左脚和右脚进行拍摄，所述步态数据解析存储装置用于对图像采集装置所采集的图像进行步态分析，所述步态数据解析存储装置和图像采集装置均装设于移动平台，所述步态数据解析存储装置包括与图像采集装置电连接的图像处理模块、与图像处理模块电连接的步态解算模块、与步态解算模块电连接的步态数据存储模块及与步态数据存储模块电连接的通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动平台的步态测量系统，其特征在于：所述移动平台包括前护栏、左支撑架和右支撑架，所述左支撑架和右支撑架分别连接于前护栏的两端，所述前护栏、左支撑架和右支撑架围设成步态测量空间，所述图像采集装置装设于前护栏，所述图像采集装置的摄像头倾斜地朝向步态测量空间。

3.一种步态测量方法，其特征在于：包括如权利要求1或2所述的基于移动平台的步态测量系统，其步骤包括如下：

1)、将视觉标记固定在被测量者的双脚脚面上，固定有视觉标记的脚面在步态测量空间内步行；

2)、当被测量者的脚面为畸形面时，被测量者将视觉标记固定于畸形面的合适位置，并记录视觉标记固定在双脚脚面的位置相对于双脚脚掌在地平面上投影中心的坐标(x_an,y_an)，左脚的视觉标记的坐标和右脚的视觉标记的坐标分别为：(x_anL,y_anL)，(x_anR,y_anR)，以及视觉标记固定在脚面的位置点与脚跟外廓中心点的连线相对于脚中指指尖点与脚跟外廓中心点的连线的角度θ_an，左脚的视觉标记的角度和右脚的视觉标记的角度分别为：θ_anL，θ_anR；当被测量者的脚面为非畸形面时，将视觉标记的中心位置分别固定于双脚的脚掌在地平面上投影中心的位置，且视觉标记固定在脚面的位置点与脚跟外廓中心点的连线平行于脚中指指尖点与脚跟外廓中心点的连线，此时：x_anL＝x_anR＝0，y_anL＝y_anR＝0，θ_anL＝θ_anR＝0，以上位置坐标分别在左脚和右脚所在的坐标系下表示；

3)、图像采集装置固定于移动平台的中心位置，调节图像采集装置的高度h_tu和俯仰角度θ_tu，图像采集装置的拍摄范围覆盖步态测量空间，以获得被测量者的双脚可移动范围的全部视野；

4)、图像采集装置的输出端连接步态数据解析存储装置的输入端，将被测量者的步行动作图像信息送入步态数据解析存储装置的图像处理模块；

5)、步态数据解析存储装置的图像处理模块对所采集的被测量者步行时双脚的图像数据进行处理，根据所选取的视觉标记的色彩和形状特征，识别在t时刻，视觉标记在图像坐标系下的位置坐标和角度的信息，左脚的视觉标记的信息记为：右脚的视觉标记的信息记为：

6)、步态数据解析存储装置的步态解算模块进行坐标变换，将图像中视觉标记的位置坐标变换为双脚在地平面上的平面坐标系下的物理坐标信息，根据图像采集装置的高度h_tu和俯仰角度θ_tu以及视觉标记的坐标和角度[x_an,y_an,θ_an]，将固定于双脚的视觉标记在图像中的位置坐标和角度的信息：变换到固定于被测量者的双脚所在地平面上的平面物理坐标系下，得到双脚实际的物理空间位置信息：

7)、步态数据解析存储装置的步态解算模块对双脚位置信息：进行微分运算，获得双脚的运动速度信息：通过速度阈值方法识别摆动脚和支撑脚，并确定开始时刻的双脚的摆动相：T_baiL(t)，T_baiR(t)，开始时刻的双脚的支撑相：T_zhiL(t)，T_zhiR(t)；

8)、步态数据解析存储装置的步态解算模块对各脚在摆动相周期内的步态信息进行解算，根据测量结果计算出步长、步宽、步速、摆动脚的加速度和足偏角；

9)、步态数据解析存储装置的步态解算模块在各脚在摆动相结束时刻对步长进行积分运算，计算被测量者的步行距离，并根据步行测量的总时间对步态数据进行更新；

10)、步态数据解析存储装置的步态数据存储模块对测量所得到的步态数据进行实时记录和存储；

11)、步态数据解析存储装置的通信模块将实时测量数据发送到移动终端，通过移动终端显示实时步态数据和管理历史数据。