[发明专利]一种用于戒毒人员神经系统数据采集的装置及方法

权利要求书

1.一种用于戒毒人员神经系统数据采集的装置，其特征在于：包括柔性压力传感器模块、步态信息采集模块、显示模块、语音模块、毒瘾诱发模块、戒毒人员信息管理系统、步态测试系统、步态分析系统；

所述柔性压力传感器模块，为由一定密度柔性阵列力传感器所组成的传感器阵列；柔性压力传感器阵列表面覆有采集板，用于支撑保护装置内部元件，其上封装有与指令系统相适应的用不同颜色和数字标注的区域用于测试；

柔性压力传感器和步态信息采集模块的输出连接步态测试系统，由步态测试系统、控制语音模块、显示模块、毒瘾诱发模块执行相应指令，并将采集到的数据输入步态分析系统；采集优化算法的具体方式是：采用从左向右、从下向上的扫描方式，每行以扫描的第一个点为标示，向右扫描直到连续点结束，再继续循环此操作直到本行扫描结束，开始下一行扫描；所有行扫描结束之后按照协议进行封装和发送到步态测试模块；这里的数据传输为单向传输，不必等待步态测试模块接收，传输速度快；

所述步态测试系统，对语音模块和显示模块发送指令，指导测试进行；自动解析接收数据，针对每条指令，分别生成一幅三维足迹-压力直方图，配备除噪、增强、标示信息算法，在所得图像上利用颜色深浅变化显示足底压力分布信息，同时标注步幅、步宽、站立相时间、摆动相时间数据，实时展示行走情况；

三维足迹-压力直方图由二维足迹图像和对应的足底压力分布信息得到，并附带每一足迹形成的时刻值的一维向量，从而包含了步行时所有足底步态参数信息，包括如下时间、空间参数：步长、步宽、步频、站立相时间、摆动相时间、支撑相时间、脚尖距离、单步时间、复步时间，以及相应的足底压力分布信息；

所述步态分析系统，包括有步态信息计算模块，步态信息计算模块将经步态测试系统初步处理的数据信息进行进一步解析，得到矫正后的三维足迹-压力直方图，反应时间、执行正确情况；所述的反应时间是指语音模块开始播放一条语音指令同时开始计时，当测试者到达要求区域时停止计时所记录的时间；所述的执行正确情况是指在反应时间内，步态采集模块将测试者的动作传递到步态测试系统，步态测试系统根据动作特征判别该动作是否为目标动作，是则判为正确，否则判为错误；

所述柔性压力传感器模块，采集足迹图像、足底压力分布信息、反应时间、执行正确情况；柔性压力传感器阵列表面涂装有与测试指令相对应的多个测试区域；

所述步态信息采集模块，包括微处理器、放大器、滤波器、A/D转换器及其附属电路，用于将采集数据打包传送到步态测试系统；这里采集的数据包括柔性压力传感器模块输出的足迹信息、压力分布、反应时间和执行正确情况；柔性压力传感器模块的传感器阵列产生的原始压力信号经过放大器放大、低通滤波、A/D转换，最终将获得的数字信号传送到微处理器，再由微处理器按照设定好的通讯协议将步态信息传递到步态测试系统；

所述步态信息采集模块，上电后自动开始数据采集，且采用采集优化算法，自动区分有效数据；数据传输为单向传输，不必等待上位机接收；

所述戒毒人员信息管理系统，采用关系型数据库，存储戒毒人员基本信息及相应测试记录；文件存储采用本地C/S架构存储戒毒人员基本信息及相应测试记录，测试记录与分析记录分别存储；

所述语音模块配备能够添加和更改的语音数据库，内含根据采集板标注信息制定的随机指令集，同时支持指定语音播报功能和随机语音播报功能，由步态测试系统控制播报不同语音信息；

所述显示模块具有图像显示功能，采集板前方装有显示屏，配备相应可更改的图像数据库，同时与语音播报系统同步辅助发布相应指令和辅助测试；

所述毒瘾诱发模块包括毒瘾诱发数据包和独立的视频模块、音频模块，数据包内含吸毒器械、场景的图片和视频，借助独立的音、视频模块播放；

具体步骤工作方式如下：

a.放置好采集板、显示屏，确认各部分电源、通信线路正常工作；

b.上电，系统自动检测是否存在故障，如果存在，通过语音、显示模块提示，如果一切正常，按以下步骤进行；

c.工作人员将待测戒毒人员基本信息录入戒毒人员信息管理系统，开始测试；

d.步态测试系统控制语音、显示模块，指导待测戒毒人员在柔性压力传感器阵列上正常行走，步态信息采集模块获取步态信息并发送到步态测试系统，系统针对每条指令自动生成三维足迹-压力直方图，并连同反应时间、执行正确情况保存到数据库；所述的反应时间是指语音模块开始播放一条语音指令同时开始计时，当测试者到达要求区域时停止计时所记录的时间；所述的执行正确情况是指在反应时间内，步态采集模块将测试者的动作传递到步态测试系统，步态测试系统根据动作特征判别该动作是否为目标动作，是则判为正确，否则判为错误；采集优化算法的具体方式是：采用从左向右、从下向上的扫描方式，每行以扫描的第一个点为标示，向右扫描直到连续点结束，再继续循环此操作直到本行扫描结束，开始下一行扫描；所有行扫描结束之后按照协议进行封装和发送到步态测试模块；这里的数据传输为单向传输，不必等待步态测试模块接收，传输速度快；

e.步态测试系统控制语音、显示模块发出随机指令，步态信息采集模块获取步态信息并发送到步态测试系统，系统针对每条指令自动生成三维足迹-压力直方图，并连同反应时间、执行正确情况保存到数据库；

f.步态测试系统触发毒瘾诱发模块，独立的音、视频模块显示吸毒场景、器械的图片、视频，戒毒人员在此情况下一分钟后，步态测试系统开始重复d、e两步，并记录信息，此步骤全程均在毒瘾诱发装置触发的情况下完成；

g.步态分析系统对前述所得的非毒瘾诱发状态下的足迹-压力直方图和毒瘾诱发状态下的足迹-压力直方图进行预处理，得到采集预处理后的数据。