CN105893966A - 人体步态信息采集和步态形式分类识别系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统及方法。本系统由存储模块、显示模块、电源管理模块、电源/屏幕开关模块、原始步态信息采集模块、辅助功能模块、处理器模块、有线数据传输模块和无线数据传输模块组成。本方法的操作步骤是:人体步态形式分类识别与步态形式分类识别结果数据传输。采用本发明,能对人体步态信息进行采集,实现对人体行走时步态形式的分类识别。本发明结构简单,操作简便,实时性和实用性强,适用于室内外各种需要对人体步态信息进行采集及步态形式分类识别的场合,其不仅可应用于日常生活中的步态形式记录,也可应用于智能家居、人体智能穿戴设备等领域,更可应用于医疗诊断,或是专业的体育训练中。
Description
技术领域
本发明涉及了一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统及方法,特别是一种适用于室内外各种场合的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统及方法。
背景技术
当今社会,人们在很多情况下都需要对人体的步态信息进行采集,用于识别当前步态。如在专业的体育训练中,对运动员在运动的过程中进行步态的检测,通过对结果的分析,可以优化和提高运动员的成绩,或者又如敬老院、医院等弱势人群比较多的地方,可作为临床应用,使用本系统来检测其是否突然摔倒或者突发疾病,还可以通过一些病理步态诊断相关病症。
目前使用较多的实时检测技术是摄像机视频监控,其方法是直接使用摄像机照相、录像等方式采集数据,再对图片序列进行分析,但是这种识别方式受外界环境的影响较大,容易受到光照、障碍等干扰,而且这种识别方式会使得人们的隐私得不到保护。
随着科学与技术的不断发展,传感器技术越来越成熟,微型传感器应运而生,与此同时,在微型传感器基础上结合精密机械技术发展起来了一个新的科学技术领域——微机电系统,它是指利用微细加工技术与集成电路制造技术,在硅片或者其它基底上,把微型传感器、微型处理器、通讯接口和电源等部件集成制造在一块或者多块芯片上的、可批量制作的微型器件或系统。随着微机电系统的兴起步态信息的采集愈发方便,其基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度和偏航角等信息。
本发明提出了一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统及方法,采用的是一种集成了微型传感器的微机电系统,该系统是一种不依赖于外部信息的自主式系统,使用本发明时可以不需要引入外界的信息便可完成人体步态信息采集和步态形式分类识别,能够实现普通人员或运动员的人体步态信息采集和步态形式分类识别,可以实现对人体突发意外,如摔倒和突发疾病进行实时的检测,也可用于专业的体育训练,提升运动员的成绩。适用于室内外各种需要对人体步态信息进行采集和步态形式进行分类识别的场合,特别是敬老院或医院等有弱势人群需要进行实时监护的场合。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的对人体步态信息进行采集和步态形式进行分类识别的技术的弊端,提供一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统及方法,其结构简单,操作简便,实时性和实用性强。
为达上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,它由存储模块、显示模块、电源管理模块、电源/屏幕开关模块、原始步态信息采集模块、辅助功能模块、处理器模块、有线数据传输模块和无线数据传输模块组成,其特征在于:所述处理器模块连接存储模块、显示模块、电源管理模块、电源/屏幕开关模块、原始步态信息采集模块、辅助功能模块、有线数据传输模块和无线数据传输模块,所有模块将数据传输到处理器模块,由处理器模块对所有数据进行集中处理,然后将经过处理的数据传到相应模块;所述电源管理模块也连接存储模块、显示模块、电源/屏幕开关模块、原始步态信息采集模块、辅助功能模块、有线数据传输模块和无线数据传输模块,可以以多种模式对整个系统进行供电,在提高性能与延长工作时间上进行选择。
上述的显示模块由一个显示屏单元以及一个触屏单元组成。
上述的电源管理模块由一个电池单元、一个节能单元以及一个充电单元组成。
上述的原始步态信息采集模块由一个加速度计单元、一个磁力计单元以及一个陀螺仪单元组成。
上述的辅助功能模块由一个时钟单元以及一个锁屏单元组成。
上述的无线数据传输模块由一个Wi-Fi单元以及一个蓝牙单元组成。
一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统外观,它由触控显示屏、电源/屏幕开关、充电/数据传输接口以及卡口组成。
上述处理器模块收到原始步态信息采集模块采集到的人体步态信息,根据收到的步态信息对人体步态形式进行分类识别。
上述显示屏单元显示内容安排由一个功能菜单图标显示区、一个数据传输方式图标显示区、一个当前时间图标显示区、一个电池电量图标显示区、一个当前步态形式图标、一个历史步态形式图标、一个使用者基本信息内容显示区以及一个主显示区组成。
上述数据传输方式图标显示区显示内容包含有当前数据传输方式、无线信号强度。
上述当前时间图标显示区显示内容包含有当前时间、日期。
上述电池电量图标显示区显示内容为当前电量。
上述使用者基本信息内容显示区显示内容包含有使用者姓名、性别、年龄。
上述主显示区的显示内容随着点击区域的不同而改变;点击功能菜单图标显示区,主显示区的显示内容包含有无线连接方式选择、时间设置、电池使用模式设置、使用者基本信息设置、锁屏密码设置;点击当前步态形式图标区域,主显示区的显示内容包含有当前步态类型、步态持续时间;点击历史步态形式图标区域,主显示区的显示内容包含有步态类型、步态开始时间、步态持续时间、历史步态查询。
上述人体步态信息采集和步态形式分类识别系统可与其他设备组合使用,组合方式为:一个人体步态信息采集和步态形式分类识别系统中的有线数据传输模块以有线的方式连接一个智能手机、或平板电脑、或个人电脑、或智能手表;或者为:一个人体步态信息采集和步态形式分类识别系统中的无线数据传输模块以无线的方式连接一个智能手机、或平板电脑、或个人电脑、或智能手表。
上述时钟单元产生一个实时时钟,该时钟可以通过点击功能菜单图标显示区进行时间设置,主动设置时钟,也可在与智能手机、或平板电脑、或个人电脑、或智能手表连接时,根据连接设备的时钟进行时钟更新。
上述人体步态信息采集和步态形式分类识别系统用卡口别于人体腰部。
一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统组合使用方法,采用上述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统组合使用方式进行步态形式分类识别工作,其特征在于操作步骤如下:人体步态信息采集和步态形式分类识别、步态形式分类识别结果数据传输。
上述的人体步态信息采集和步态形式分类识别的工作流程为:原始步态信息采集模块采集人体步态信息,如人体行走时的三轴加速度、角速度和与东南西北四个方向上的夹角,并将采集到的信息数据发送给处理器模块,处理器模块通过使用如贝叶斯、隐马尔科夫等算法对收到的步态信息进行计算,得到人体步态形式分类识别结果,然后将采集到的步态信息及处理器模块计算得到的步态形式分类识别结果保存到存储模块,所需显示内容经显示模块显示,实现对人体步态形式的分类识别。
上述的步态形式分类识别结果数据传输的工作流程为:人体步态信息采集和步态形式分类识别系统判断是否将人体步态信息和步态形式分类识别结果传给其他设备,如果是,有线数据传输模块或无线数据传输模块则与智能手机、或平板电脑、或个人电脑、或智能手表建立连接;否则人体步态信息采集和步态形式分类识别系统重新开始采集数据。若将人体步态信息和步态形式分类识别结果传给其他设备,人体步态信息采集和步态形式分类识别系统会判断是否与智能手机、或平板电脑、或个人电脑、或智能手表建立连接,如果建立连接,则将采集到的步态信息及处理器模块计算得到的步态形式分类识别结果发送到智能手机、或平板电脑、或个人电脑、或智能手表;如果没有连接,则继续建立连接。
本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:本发明的系统由存储模块、显示模块、电源管理模块、电源/屏幕开关模块、原始步态信息采集模块、辅助功能模块、处理器模块、有线数据传输模块和无线数据传输模块组成;其方法的操作步骤是:人体步态信息采集和步态形式分类识别、步态形式分类识别结果数据传输。采用本发明,可以不需要引入外界的信息便可完成人体步态信息采集和步态形式分类识别,能够实现普通人员或运动员的人体步态信息采集和步态形式分类识别,可以实现对人体突发意外,如摔倒时进行实时的检测,也可用于专业的体育训练,提升运动员的成绩。本发明结构简单,操作简便,实时性和实用性强,适用于室内外各种需要对人体步态信息进行采集和步态形式进行分类识别的场合,特别是敬老院或医院等有弱势人群需要进行实时监护的场合。
附图说明
图1是本发明一个实施例的系统结构框图。
图2是图1示例的实现触控显示器显示屏显示内容的安排布局图。
图3是图1示例的实现人体步态信息采集和步态形式分类识别系统外观图。
图4是图1示例的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统与智能手机、平板电脑、个人电脑和智能手表的组合方式图。
图5是图4示例的实现人体步态信息采集和步态形式分类识别系统工作的工作流程图。
具体实施方式
本发明的优先实施例结合附图详述如下:
实施例一:
参见图1,本人体步态信息采集和步态形式分类识别系统由存储模块(1)、显示模块(2)、电源管理模块(3)、电源/屏幕开关模块(4)、原始步态信息采集模块(5)、辅助功能模块(6)、处理器模块(7)、有线数据传输模块(8)和无线数据传输模块(9)组成,其特征在于:所述处理器模块(7)连接存储模块(1)、显示模块(2)、电源管理模块(3)、电源/屏幕开关模块(4)、原始步态信息采集模块(5)、辅助功能模块(6)、有线数据传输模块(8)和无线数据传输模块(9),所有模块将数据传输到处理器模块(7),由处理器模块(7)对所有数据进行集中处理,然后将经过处理的数据传到相应模块;所述电源管理模块(3)也连接存储模块(1)、显示模块(2)、电源/屏幕开关模块(4)、原始步态信息采集模块(5)、辅助功能模块(6)、有线数据传输模块(8)和无线数据传输模块(9),可以以多种模式对整个系统进行供电,在提高性能与延长工作时间上进行选择。其中显示模块(2)由一个显示屏单元(2.1)以及一个触屏单元(2.2)组成;电源管理模块(3)由一个电池单元(3.1)、一个节能单元(3.2)以及一个充电单元(3.3)组成;原始步态信息采集模块(5)由一个加速度计单元(5.1)、一个磁力计单元(5.2)以及一个陀螺仪单元(5.3)组成;辅助功能模块(6)由一个时钟单元(6.1)以及一个锁屏单元(6.2)组成;无线数据传输模块(9)由一个Wi-Fi单元(9.1)以及一个蓝牙单元(9.2)组成。
实施例二:本实施例与实施例一基本相同,特别之处如下:
参见图2,上述显示屏单元(2.1)显示内容安排包含有一个功能菜单图标显示区(2.1.1)、一个数据传输方式图标显示区(2.1.2)、一个当前时间图标显示区(2.1.3)、一个电池电量图标显示区(2.1.4)、一个当前步态形式图标(2.1.5)、一个历史步态形式图标(2.1.6)、一个使用者基本信息内容显示区(2.1.7)以及一个主显示区(2.1.8)。其中数据传输方式图标显示区(2.1.2)显示内容包含有当前数据传输方式、无线信号强度;当前时间图标显示区(2.1.3)显示内容包含有当前时间、日期;所述电池电量图标显示区(2.1.4)显示内容为当前电量;使用者基本信息内容显示区(2.1.7)显示内容包含有使用者姓名、性别、年龄;主显示区(2.1.8)的显示内容随着点击区域的不同而改变;点击功能菜单图标显示区(2.1.1),主显示区(2.1.8)的显示内容包含有无线连接方式选择、时间设置、电池使用模式设置、使用者基本信息设置、锁屏密码设置;点击当前步态形式图标(2.1.5)区域,主显示区(2.1.8)的显示内容包含有当前步态类型、步态持续时间;点击历史步态形式图标(2.1.6)区域,主显示区(5.1.8)的显示内容包含有步态类型、步态开始时间、步态持续时间、历史步态查询。
参见图3,其中的触控显示屏(10)、电源/屏幕开关(11)、充电/数据传输接口(12)以及卡口(13)组成了人体步态信息采集和步态形式分类识别系统外观。
实施例三:本实施例与实施例二基本相同,特别之处如下:
参见图4,本人体步态信息采集和步态形式分类识别系统可与其他设备组合使用,组合方式为:一个人体步态信息采集和步态形式分类识别系统(14)中的有线数据传输模块(8)以有线的方式连接一个智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18);或者为:一个人体步态信息采集和步态形式分类识别系统(14)中的无线数据传输模块(9)以无线的方式连接一个智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18)。
实施例四:
参见图5,本人体步态信息采集和步态形式分类识别系统的组合使用,采用上述组合方式进行组合后进行工作,其特征在于操作步骤如下:人体步态信息采集和步态形式分类识别(19)、步态形式分类识别结果数据传输(20)。
参见图5,人体步态信息采集和步态形式分类识别(19)的工作流程为:原始步态信息采集模块(5)采集人体步态信息,如人体行走时的三轴加速度、角速度和与东南西北四个方向上的夹角,并将采集到的信息数据发送给处理器模块(7),处理器模块(7)通过使用如贝叶斯、隐马尔科夫等算法对收到的步态信息进行计算,得到人体步态形式分类识别结果,然后将采集到的步态信息及处理器模块(7)计算得到的步态形式分类识别结果保存到存储模块(1),所需显示内容经显示模块(2)显示,实现对人体步态形式的分类识别。
参见图5,步态形式分类识别结果数据传输(20)的工作流程为:人体步态信息采集和步态形式分类识别系统(14)判断是否将人体步态信息和步态形式分类识别结果传给其他设备,如果是,有线数据传输模块(8)或无线数据传输模块(9)则与智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18)建立连接;否则人体步态信息采集和步态形式分类识别系统(14)重新开始采集数据。若将人体步态信息和步态形式分类识别结果传给其他设备,人体步态信息采集和步态形式分类识别系统(14)会判断是否与智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18)建立连接,如果建立连接,则将采集到的步态信息及处理器模块(7)计算得到的步态形式分类识别结果发送到智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18);如果没有连接,则继续建立连接。
Claims (10)
1.一种人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,由存储模块(1)、显示模块(2)、电源管理模块(3)、电源/屏幕开关模块(4)、原始步态信息采集模块(5)、辅助功能模块(6)、处理器模块(7)、有线数据传输模块(8)和无线数据传输模块(9)组成,其特征在于:所述处理器模块(7)连接存储模块(1)、显示模块(2)、电源管理模块(3)、电源/屏幕开关模块(4)、原始步态信息采集模块(5)、辅助功能模块(6)、有线数据传输模块(8)和无线数据传输模块(9);所有模块将数据传输到处理器模块(7),由处理器模块(7)对所有数据进行集中处理,然后将经过处理的数据传到相应模块;所述电源管理模块(3)也连接存储模块(1)、显示模块(2)、电源/屏幕开关模块(4)、原始步态信息采集模块(5)、辅助功能模块(6)、有线数据传输模块(8)和无线数据传输模块(9),可以多种模式对整个系统进行供电,在提高性能与延长工作时间上进行选择。
2.根据权利要求1所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述显示模块(2)由一个显示屏单元(2.1)连接一个触屏单元(2.2)构成,通过点击显示屏进行操作。
3.根据权利要求1所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述电源管理模块(3)由一个电池单元(3.1)连接一个节能单元(3.2)和一个充电单元(3.3)构成。
4.根据权利要求1所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述原始步态信息采集模块(5)包含有一个加速度计单元(5.1)、一个磁力计单元(5.2)以及一个陀螺仪单元(5.3),加速度计单元(5.1)采集人体行走时的三轴加速度,磁力计单元(5.2)采集人体行走时与东南西北四个方向上的夹角,陀螺仪单元(5.3)采集人体行走时角速度。
5.根据权利要求1所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述辅助功能模块(6)包含有一个时钟单元(6.1)以及一个锁屏单元(6.2)。
6.根据权利要求1所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述无线数据传输模块(9)包含有一个Wi-Fi单元(9.1)以及一个蓝牙单元(9.2)。
7.根据权利要求2所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述显示屏单元(2.1)显示内容包含有一个功能菜单图标显示区(2.1.1)、一个数据传输方式图标显示区(2.1.2)、一个当前时间图标显示区(2.1.3)、一个电池电量图标显示区(2.1.4)、一个当前步态形式图标(2.1.5)、一个历史步态形式图标(2.1.6)、一个使用者基本信息内容显示区(2.1.7)以及一个主显示区(2.1.8);所述数据传输方式图标显示区(2.1.2)显示内容包含有当前数据传输方式、无线信号强度;所述当前时间图标显示区(2.1.3)显示内容包含有当前时间、日期;所述电池电量图标显示区(2.1.4)显示内容为当前电量;所述使用者基本信息内容显示区(2.1.7)显示内容包含有使用者姓名、性别、年龄;所述主显示区(2.1.8)的显示内容随着点击区域的不同而改变;点击功能菜单图标显示区(2.1.1),主显示区(2.1.8)的显示内容包含有无线连接方式选择、时间设置、电池使用模式设置、使用者基本信息设置、锁屏密码设置;点击当前步态形式图标(2.1.5)区域,主显示区(2.1.8)的显示内容包含有当前步态类型、步态持续时间;点击历史步态形式图标(2.1.6)区域,主显示区(5.1.8)的显示内容包含有步态类型、步态开始时间、步态持续时间、历史步态查询。
8.根据权利要求1所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述有线数据传输模块(8)以有线的方式连接一个智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18);或者为:所述无线数据传输模块(9)以无线的方式连接一个智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18)。
9.根据权利要求5、或6、或7、或8所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统,其特征在于:所述时钟单元(6.1)产生一个实时时钟,该时钟可以通过点击功能菜单图标显示区(2.1.1)进行时间设置,主动设置时钟,也可在与智能手机(15)、或平板电脑(16)、或个人电脑(17)、或智能手表(18)连接时,根据连接设备的时钟进行时钟更新。
10.一种人体步态信息采集和步态形式分类识别方法,采用根据权利要求1所述的人体步态信息采集和步态形式分类识别系统进行操作,其特征在于:工作流程为:原始步态信息采集模块(5)采集人体步态信息,如人体行走时的三轴加速度、角速度和与东南西北四个方向上的夹角,并将采集到的信息数据发送给处理器模块(7),处理器模块(7)通过使用如贝叶斯、隐马尔科夫等算法对收到的步态信息进行计算,得到人体步态形式分类识别结果,然后将采集到的步态信息及处理器模块(7)计算得到的步态形式分类识别结果保存到存储模块(1),所需显示内容经显示模块(2)显示,实现对人体步态形式的分类识别。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160824 |