[发明专利]一种足底信息监测方法及智能鞋垫装置

权利要求书

1.一种足底信息监测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取步态信息；所述步态信息为一维时间序列，所述步态信息包括足底压力信息、足部姿态和加速度信息；所述足部姿态包括角速度信息；

利用ITO模组对所述步态信息进行处理，得到足底信息监测结果；所述足底信息监测结果包括：步态识别结果、疲劳识别结果和平衡能力判断结果；

所述ITO模组包括U-net网络、Ret-net网络和平衡能力判断模块；利用所述U-net网络对所述步态信息进行处理，得到所述步态识别结果；利用所述Ret-net网络对所述步态信息进行处理，得到所述疲劳识别结果；利用所述平衡能力判断模块对所述足底压力信息进行处理，得到所述平衡能力判断结果；

所述利用所述平衡能力判断模块对所述足底压力信息进行处理，得到所述平衡能力判断结果，具体包括：

静态平衡能力判断：

获取左右两只脚的足底压力信息；

根据所述左右两只脚的足底压力信息，利用和计算采集数据每一帧的压力中心(X,Y)，其中F_i为足底压力信息，(x_i,y_i)为第i个传感器的坐标；

根据所述压力中心(X,Y)，利用计算压力中心移动的路径；(X_n,Y_n)为第n帧的压力中心，n大于或等于2；

利用椭圆包络确定总路径长度，得到静态平衡能力判断结果；椭圆包络的面积小于第五阈值，表示静态平衡能力好；

动态平衡能力判断：

获取待处理周期的步态周期信息和左右两只脚的足底压力信息；

计算所述步态周期信息在高度方向的积分，得到抬脚高度；

计算所述左右两只脚的足底压力信息在所述待处理周期内的左足底压力平均值、右足底压力平均值和所述抬脚高度在所述待处理周期内的高度变化率；

根据所述左足底压力平均值、所述右足底压力平均值和所述高度变化率得到动态平衡能力判断结果；所述左足底压力平均值与所述右足底压力平均值大于第六阈值，且所述高度变化率大于第七阈值，表示动态平衡能力差。

2.根据权利要求1所述的足底信息监测方法，其特征在于，所述利用所述U-net网络对所述步态信息进行处理，得到所述步态识别结果，具体包括：

获取待处理周期的步态周期信息；

计算所述步态周期信息的相关系数；所述相关系数与平衡性成正相关；

计算所述步态周期信息在高度方向的积分，得到抬脚高度；

根据角速度信息确定行走周期中足尖离地的时间区间，然后对该区间的加速度信息进行积分，得到足部离地角度；

根据角速度信息和足底压力信息判断足底接触地面和承受重力的时间；若所述足底压力信息小于第一阈值且所述角速度信息变化率大于第二阈值，则步态周期中这个时间区间为摆动相；若足底压力信息大于第三阈值且所述角速度信息变化率小于第四阈值，则步态周期中这个时间区间为支撑相。

3.根据权利要求1所述的足底信息监测方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述利用ITO模组对所述步态信息进行处理，得到足底信息监测结果之前，将所述足底压力信息转换为足底压力数字信号。

4.根据权利要求1所述的足底信息监测方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述利用ITO模组对所述步态信息进行处理，得到足底信息监测结果之前，对所述步态信息进行预处理，得到有效步态信息。

5.一种智能鞋垫装置，其特征在于，所述装置包括：多个压力传感器、惯性姿态传感器、和包括U-net网络、Ret-net网络和平衡能力判断模块的ITO模组，所述多个压力传感器和所述惯性姿态传感器均与所述ITO模组连接；所述ITO模组用于实现权利要求1-4任一项所述的足底信息监测方法。

6.根据权利要求5所述的智能鞋垫装置，其特征在于，所述装置还包括：预处理模块和ADC模组；所述ADC模组分别与所述多个压力传感器和所述ITO模组连接，所述预处理模块还与所述惯性姿态传感器和所述ITO模组连接。