[发明专利]基于数字处理的跑步数据处理方法

权利要求书

1.一种基于数字处理的跑步数据处理方法，其特征在于，包括：

步骤一：从跑步视频中检测出人体关键点，获得人体骨架，得到关键点的二维坐标，并得到一个完整的跑步周期T;

步骤二：根据关节点坐标，获得跑步时的步幅和躯干倾斜角度，分别与标准跑步姿势对比，得到其对膝关节的损伤指标;

步骤三：基于不同着地方式对应的角度差异，根据反作用力方向量化着地方式对人的推动力或制约力；结合反作用力方向与小腿的夹角量化着地方式对小腿的冲击力，与标准跑姿对比，得到着地方式对膝关节的损伤指标;为步幅、躯干倾斜角度和着地方式的损伤指标设置对应权值，并根据跑步过程中的稳定性，并结合跑步时间，获得着地方式损伤指标的权值的损伤系数，获得该跑步姿势对膝关节的损伤程度;

步骤四：基于该跑步姿势对膝关节的损伤程度，提出对姿势纠正的建议；

所述步骤三方法为：判断跑步者的着地方式：以右脚落地时刻脚尖的纵坐标和脚跟的纵坐标的高低作为判断依据;

若，即脚尖纵坐标更低，则表示是前脚掌着地方式；

若，即脚跟纵坐标更低，则表示是脚跟着地方式；

若，即脚尖和脚跟的纵坐标一样，则表示是全脚掌着地方式;

落地时人体对地面的压力大小不变，定义为;在配速为6分速的情况下，标准着地方式为前脚掌着地；

所述步骤三方法为:确定反作用力的方向：人体对地面的作用力方向和地面对人体的反作用力的方向在一条直线上，且与右脚尖和右脚跟相连的线段垂直，则该反作用力与竖直方向的夹角等于右脚尖和右脚跟相连的线段与水平线的夹角，计算方式如下：对于前脚掌着地方式，右脚跟比右脚尖更高，因此地面反作用力方向为斜向右上，即为右脚尖与右脚跟的连线与水平方向的夹角，该夹角为锐角;对于脚跟着地方式，右脚尖比右脚跟更高，因此地面反作用力方向为斜向左上，即为右脚尖与右脚跟的连线与水平方向的夹角，该夹角为锐角；对于全脚掌着地方式，右脚尖和右脚跟一样高，因此地面反作用力方向为垂直向上，即反作用力与竖直方向的夹角为;对于同一个人，前脚掌着地和脚跟着地中右脚和地面形成的夹角大小一样，则；

所述步骤三具体如下：通过分别计算不同着地方式的地面反作用力在水平方向上的分力，比较差异：

前脚掌着地方式中反作用力对人体有一个推动力；脚跟着地方式中反作用力对人体有一个制动力；而全脚掌着地方式不考虑推动力和制动力;其中，推动力和制动力大小均为：;则不同着地方式与标准着地方式之间的差异为：若为脚跟着地方式，则和标准着地方式的差异为：；若为全脚掌着地方式，则和标准着地方式的差异为：；

所述步骤三优化过程具体为：获得落地时小腿的倾斜方向，即与竖直方向的夹角，则为右膝与右脚腕与竖直方向的夹角;反作用力与小腿方向的夹角，则反作用力在小腿方向上对小腿的冲击力大小为;而夹角与落地方式有关：

若为前脚掌着地，则;若为脚跟着地方式，则;若为全脚掌着地，则;

因此不同着地方式与标准着地方式之间的差异为：若为脚跟着地方式，则和标准着地方式的差异为：；若为全脚掌着地方式，则和标准着地方式的差异为：;则不同着地方式与标准着地方式之间的差异指标为：;着地方式的损伤指标为：若该着地方式为前脚掌着地，则；若该着地方式为脚跟着地，则；

若该着地方式为全脚掌着地，则；

所述步骤二中：

步幅损伤指标：

标准步幅长度为身高H的一半，即标准步幅；

若，步幅较小，不会加重膝关节的损伤，则损伤指标；

若，步幅过大，会加重对膝关节的损伤，则定义步幅差异与标准步幅的比值作为在第i个周期的损伤指标：，其中为第i个周期的步幅；

躯干倾斜角度损伤指标：

标准躯干倾斜角度为：，定义躯干倾斜角度差异与标准躯干倾斜角度的比值作为在第i个周期的损伤指标：

若，即躯体前倾，则损伤指标为：；

若，即躯体后倾，则损伤指标为：，为第i个周期的躯干倾斜角度。