CN108309294A - 一种人体活动状态移动识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体活动状态移动识别系统，包括可穿戴电生理信号采集模块、基于移动电话的监控系统、云平台服务器。所述可穿戴电生理信号采集模块，分别放置在手臂、腰部、腿部上收集信号，实时采集表面肌电信号、运动加速度信号，进行手臂摆动、震颤和步态等状态分析；所述基于移动电话的监控系统监测使用者的活动状态，结合运动数据手机应用程序给出评估。对使用者长期的监测数据做出专业诊断，可以反馈给移动应用程序，实现远程监控。本发明所涉及的人体活动状态移动识别系统具有携带方便、体积小、性能稳定的特点，尤其适合家庭日常健康监护，轻便的无线连接使得使用者不受任何限制的测试任何动作。

Description

一种人体活动状态移动识别系统

技术领域

本发明属于生物医学信息处理领域，尤其涉及一种人体活动状态移动识别系统。

背景技术

随着医疗服务不断的步入数字化和信息化，移动医疗和远程医疗的服务模式必将成为主流。当今的无线网络通信技术等新技术被不断带动，高速处理计算技术和高精确的采集技术不断的发展，半导体技术日渐成熟，这使得小型的，低成本的，适合家庭使用的移动医疗设备的发展变为了现实。尤其是家庭式的健康监护设备可以更有效地做到实时监护健康状态，只有及时了解了身体情况，才能更好的做到有病及时就医，无病及时防治。在云技术方面，国外起步早，并凭借其在虚拟化和分布式计算等研究的领域深厚积淀，云计算相关技术在各个领域都有突破且发展快。

人们心中所期待的医疗电子产品应是满足其各需求的，使用者需要医疗产品能够尽量做到小型化，并且携带方便，性能稳定。目前我国的移动医疗监护设备并没有大量的被使用，因此，本发明设计并研究了一种能够正常使用并且效率高，使用方便的人体活动状态移动识别系统，这个系统可以处理大部分生理指标信息，可应用于运动状态分析、肌肉的疲劳分析，并把数据上传至云平台，使用者自己和医务人员都能够登录云平台对各个测试数据进行对比和分析。可实现随时随地，不用奔赴医院也能全面知晓自己的身体情况，医生也能够更好更容易掌握病人病情。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种人体活动状态移动识别系统，通过可穿戴电生理信号采集模块，实时采集肌电信号、运动加速度信号，进行处理和显示。使用者可通过与智能手机应用的交互，将采集的数据发送到云平台服务器，在服务端进行存储，以便更深入的分析。为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：。

优选地，所述可穿戴电生理信号采集模块，包括表面肌电信号采集和运动加速度信号采集。表面肌电信号采集部分是将表面电极贴附于皮肤表面导出电位信号。运动加速度信号采集模块，其特征在于使用传感器获取人体活动的加速度和姿态角信息，根据所得数据计算加速度强度向量幅值和角度数值。

优选地，基于移动电话的监控系统其特征在于智能手机应用程序与可穿戴电生理信号采集模块交互记录使用者的运动数据，并给出当前运动状态是否正常的评估结果。

优选地，云平台服务器其特征在于表面肌电信号、运动加速度信号等健康数据上传至云平台体系架构，使用者和医务人员都能够登录云平台对使用者的各个测试数据进行对比和分析，便于存储和数据随时查看。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：这个系统可应用于运动状态分析、肌肉的疲劳分析，并把数据上传至云平台，使用者自己和医务人员都能够登录云平台对各个测试数据进行对比和分析。可实现随时随地知晓自己的身体情况，医生也能够更好更容易掌握病人病情。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的人体活动状态移动识别系统图；

图2是根据本发明的一个优选实施例的可穿戴电生理信号采集模块原理框图；

图3是根据本发明的一个优选实施例的人体活动状态识别算法流程图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1所示的一种人体活动状态移动识别系统，包括可穿戴电生理信号采集模块、基于移动电话的监控系统、云平台服务器。

具体地，如图2所示所述可穿戴电生理信号采集模块，包括表面肌电信号采集和运动加速度信号采集。

进一步，表面肌电信号采集部分是将表面电极贴附于皮肤表面导出电位信号。经由活动段检测方法标定动作执行时对应肌电信号流的起止点。由于表面肌电信号具有很强的非平稳随机性，需要将动作表面肌电信号用一组能表征其类型固有特性的数据来描述，作为该类别的特征，并尽可能做到不同动作状态提取出的特征差异明显。此处提取信号幅值的绝对值均值特征。

进一步，运动加速度信号采集模块，其特征在于使用MPU6050加速度传感器获取人体活动的加速度和姿态角信息，根据所得数据计算加速度强度向量幅值和角度数值。

进一步，MPU6050 传感器是全球首例9 轴运动处理传感器芯片,它集成有三轴MEMS 陀螺仪,三轴MEMS 加速度计，并且MPU6050 传感器的输出为数字数据,不需要A/ D转换器就可以直接传送到主控芯片中进行处理，这样可以减小系统的能耗、误差和整个系统的体积。

进一步，利用MPU6050 传感器可以实时检测人体的三轴加速度和三轴角度的变化,这些人体特征的变化是用来判断是否运动障碍发生的有力证据。

进一步，人体在X、Y、Z三个方向上任意时刻加速度矢量可表示为,计算矢量和。同时可获得俯仰角、横滚角和航向角的变化。

具体地，所述基于移动电话的监控系统，其特征在于智能手机应用程序与可穿戴电生理信号采集模块交互记录使用者的运动数据，并给出当前运动状态是否正常的评估结果，具体如图3所示。

具体地，所述基于云平台的移动电子监护系统设计, 在服务器端分为两个主要部分。分别是用户终端和医护管理终端。云平台是特点是能够对网络上的资源进行按需分配，实现资源的动态调整，构建基于云计算的平台，包含下述部分：

（1）云化资源池

云化资源池为了能够支持云平台的服务开发和使用，预留至少30%的资源能力来满足主机和将来业务发展的需要；

（2）资源池管理平台

此平台对整个资源池实行全面的管理，此平台的特点可以概括为能够自行管理，做到真正的实时监控，而且可用性高，稳定方便，能够支持物理设备，在平台的扩展性方面也比较占优势。

a.展现层

显示和外部服务由负责对门户接口的展现层提供。门户提供者是门户的管理员，整个系统的服务管理和监视工作以及系统所有的资源都是由管理员来管理。用户可以通过系统来进行位置查看和追踪问题。

b.管理层

整个平台中管理层所占的地位比较重要，具有服务管理、日志管理、部署管理、自由控制管理、性能统计、配置管理等许多的功能。利用事件机制的启动，提高系统并发效率以及吞吐率。在其内部使用EDA时间驱动结构，能够提升系统的性能和安全性，加强了分布和部署，把事件通过EDA传送到服务器上，由它进行处理。

c.通信层

通信层帮助管理域和运行域的通信在整个系统的范围内。通信层应该提供各种通讯工具，主要有消息队列、套接字节点，ftp 和其他通信节点。不同的通信质量属性的通信可以用来交流不同的通信模式。由记录水槽节点将日志等信息转移到一个分布式文件系统，监视和管理的信息发布出去的命令是通过消息队列。传输层的设计应考虑其扩张，适应可以传输大量的数据需求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种人体活动状态移动识别系统，其特征在于，包括可穿戴电生理信号采集模块、基于移动电话的监控系统、云平台服务器；所述可穿戴电生理信号采集模块，分别放置在手臂、腰部、腿部上收集信号，实时采集表面肌电信号、运动加速度信号；所述基于移动电话的监控系统监测使用者的活动状态，结合运动数据手机应用程序给出评估；使用者可以在移动应用程序上注册自己的账号后，查看结果；所述基于云平台的移动监护系统，所有数据将被安全地转移到云平台服务器，在服务端进行存储，以及更深入的分析；专业医务人员可以通过浏览器登录到服务端网站，对使用者长期的监测数据做出专业诊断，可以反馈给移动应用程序，实现远程监控。

2.根据权利要求1所述的可穿戴电生理信号采集模块，其特征在于处理大部分生理指标信息，所述表面肌电信号采集模块放置在使用者腰部，所述运动加速度信号采集模块分别放置在使用者手臂上和腿部。

3.根据权利要求2所述的表面肌电信号采集模块，其特征在于将表面电极贴附于皮肤表面导出电位信号。

4.根据权利要求2所述的运动加速度信号采集模块，其特征在于使用传感器获取人体活动的加速度和姿态角信息，根据所得数据计算加速度强度向量幅值和角度数值。

5.根据权利要求1所述的基于移动电话的监控系统，其特征在于智能手机应用程序与可穿戴电生理信号采集模块交互记录使用者的运动数据，并给出当前运动状态是否正常的评估结果。

6.根据权利要求1所述的云平台服务器，其特征在于表面肌电信号、运动加速度信号等健康数据上传至云平台体系架构，使用者和医务人员都能够登录云平台对使用者的各个测试数据进行对比和分析，便于存储和数据随时查看。

7.根据权利要求6所述的云平台体系架构，其特征在于能够对网络上的资源进行按需分配，实现资源的动态调整。

8.根据权利要求6所述的健康数据分析，其特征在于表面肌电信号和运动加速度信号的分解，以及人体动作状态的模式识别。