CN109141714A - 一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，属于数据处理领域，该方法包含如下步骤：S1：通过婴幼儿足底压力数据采集装置对婴儿脚型压力数据进行采集；S2：记录下婴幼儿足底压力数据采集装置所采集到的数据；S3：对所采集到的数据进行数据处理，并根据处理结果绘制婴幼儿脚型压力数据的热力分布图。本发明方法能够准确的测量婴幼儿的足底压力数据，并做出处理可视化的显示出结果。

Description

一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法

技术领域

本发明属于数据处理领域，涉及一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法。

背景技术

异常足是指足骨系统生长发育的异常，主要表现是外翻足、扁平足弓和高足弓，是由遗传、环境及特殊病因共同作用的结果，多发于儿童青少年群体。如果在小学阶段没有形成正常的足弓，过了该敏感阶段后，应用非手术方式调整异常足弓的成功率非常低，因此在10岁之前进行干预与治疗最有效。足弓调整过度的扁平足会导致静态足底压力的分布和踝关节的受力异常，也会影响下肢动态功能，同时会代偿影响较近的环节产生问题，越靠近足所受影响越大，膝关节、髋关节等受扁平足的影响递减。患有过度高足弓的患者会影响足底压力分布，而引起足踝、足跟以及相关肌肉疼痛，如跖骨痛、脚后跟痛及籽骨炎。

现目前较为常用的足底压力检测系统是Footscan insole系统，该系统中传感器厚度2.2毫米，测量频率为100赫兹，引出厚度1.5毫米，传感器密度4个/厘米²。最小的分辨率是25克，一致性±25克。但是该系统价格相对昂贵，特别是针对个人用户。因此，构建一个可靠且性价比高的足底压力检测系统有着重大的意义和需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，能够准确的测量婴幼儿的足底压力数据，并做出处理可视化的显示出结果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，该方法包含如下步骤：

S1：通过婴幼儿足底压力数据采集装置对婴儿脚型压力数据进行采集；

S2：记录下婴幼儿足底压力数据采集装置所采集到的数据；

S3：对所采集到的数据进行数据处理，并根据处理结果绘制婴幼儿脚型压力数据的热力分布图。

进一步，步骤S1中，所述婴幼儿足底压力数据采集装置整体呈长方体形，且所述婴幼儿足底压力数据采集装置的上表面设置有供婴儿站立的凹槽，所述凹槽下设置有多组压力传感器，所述凹槽的大小与婴儿脚型大小匹配。

进一步，所述凹槽下在脚趾区域、脚掌及足弓区域以及足跟区域设置分别设置有一组压力传感器。

进一步，所述脚趾区域设置有一行压力传感器数量为5，脚掌及足弓区域设置的压力传感器呈4×4的网格分布，足跟区域设置的压力传感器呈3×3的网格分布。

进一步，步骤S3具体包含如下步骤：

S31：求取婴幼儿脚型压力数据的平均值，满足：

式中，i表示第i个压力传感器，表示计算得到的平均值，n表示采样计算得到的压力数据量，表示在t时刻显示的压力值；

S32：对S31取平均后的婴幼儿脚型压力数进行据校正操作，满足：

式中，y_i′表示校正后的压力值，A_i，B_i，C_i，D_i分别表示压力传感器的标定值；

S33：对S32中校正后的压力数据做归一化操作，满足：

式中，y_i表示归一化后的压力值，作为最终分布点对应的压力值，y_max，y_min分别表示校正后的压力值中的最大值和最小值；

S34：根据婴幼儿脚型压力数据的归一化后的值绘制婴幼儿脚型压力数据的热力分布图。

进一步，步骤S34包含如下步骤：

S331：将压力数据放入对应的分布点中；

S332：采用plotly画图工具对压力数据进行热力图生成；

步骤S33中的压力数值范围为0-255，且对应到图中，数值越大颜色越深，并且在热力图中颜色由蓝色向红色渐变。

本发明的有益效果在于：本发明能够以加个相对较低的设备达到市场上相同类型系统的效果，更适合普通家庭使用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的压力数据采集装置图；

图2为本发明的压力数据采集装置分解图；

图3为本发明的压力传感器布置分布图；

图4为本发明的流程框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明为一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，该方法包含如下步骤：

1、通过婴幼儿足底压力数据采集装置对婴儿脚型压力数据进行采集。

2、记录下婴幼儿足底压力数据采集装置所采集到的数据。

3、对所采集到的数据进行数据处理，并根据处理结果绘制婴幼儿脚型压力数据的热力分布图。

图1、图2所示，婴幼儿足底压力数据采集装置图。具体包括以下几个部分：

盒状主体1、装置中有两个凹槽2，以方便婴幼儿站在装置上采集数据、多组的压力传感器集成的压力传感器板3在装置两侧放置于装置内部。

婴幼儿足底压力数据采集装置整体呈长方体形，且婴幼儿足底压力数据采集装置的上表面设置有供婴儿站立的凹槽2，凹槽2下设置有多组压力传感器，多组压力传感器被集成在压力传感器板3中，凹槽2的大小与婴儿脚型大小匹配，凹槽2下在脚趾区域、脚掌及足弓区域以及足跟区域设置分别设置有一组压力传感器。

脚趾区域设置有一行压力传感器数量为5，脚掌及足弓区域设置的压力传感器呈4×4的网格分布，足跟区域设置的压力传感器呈3×3的网格分布。

图3为本发明实施例一种婴幼儿足底压力数据测量和处理系统的压力采集点分布图。具体包括几个特征：该足底压力采集点分布方式分为三个区域，左右脚对称；区域一(脚趾区域)为一行共五个点，区域二(脚掌及足弓区域)为4×4的一个网格，共16个点，区域三(足跟区域)为3×3的一个网格，共9个点。

图4为本发明一种婴幼儿足底压力数据测量和处理系统的流程框图。其中数据处理部分包括以下步骤：

1、对婴幼儿脚部采集的传感器压力数据求取平均值，其公式如下：

式中，i表示第i个压力传感器，表示计算得到的平均值，n表示采样计算得到的压力数据量，表示在t时刻显示的压力值。

2、对得到的压力平均值做校正操作，其公式如下：

式中，y_i′表示校正后的压力值，A_i，B_i，C_i，D_i分别表示压力传感器的标定值(出厂设置)。

3、对校正后的压力值做归一化(归一化到[0,255])操作，其公式如下：

式中，y_i表示归一化后的压力值，作为最终分布点对应的压力值。y_max，y_min分别表示校正后的压力值中的最大值和最小值。

4、根据得到的压力数据做出婴幼儿脚型压力数据的热力分布图。首先将压力数据放入对应的分布点中，然后采用plotly画图工具对压力数据进行热力图生成。其中，压力数值由步骤3归一化到0至255之间，数值越大对应颜色越深，并且颜色由蓝色向红色渐变。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：

S1：通过婴幼儿足底压力数据采集装置对婴儿脚型压力数据进行采集；

S2：记录下婴幼儿足底压力数据采集装置所采集到的数据；

S3：对所采集到的数据进行数据处理，并根据处理结果绘制婴幼儿脚型压力数据的热力分布图。

2.根据权利要求1所述的一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，其特征在于：步骤S1中，所述婴幼儿足底压力数据采集装置整体呈长方体形，且所述婴幼儿足底压力数据采集装置的上表面设置有供婴儿站立的凹槽，所述凹槽下设置有多组压力传感器，所述凹槽的大小与婴儿脚型大小匹配。

3.根据权利要求2所述的一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，其特征在于：所述凹槽下在脚趾区域、脚掌及足弓区域以及足跟区域设置分别设置有一组压力传感器。

4.根据权利要求3所述的一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，其特征在于：所述脚趾区域设置有一行压力传感器数量为5，脚掌及足弓区域设置的压力传感器呈4×4的网格分布，足跟区域设置的压力传感器呈3×3的网格分布。

5.根据权利要求3所述的一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，其特征在于：步骤S3具体包含如下步骤：

S31：求取婴幼儿脚型压力数据的平均值，满足：

式中，i表示第i个压力传感器，表示计算得到的平均值，n表示采样计算得到的压力数据量，表示在t时刻显示的压力值；

S32：对S31取平均后的婴幼儿脚型压力数进行据校正操作，满足：

式中，y′_i表示校正后的压力值，A_i，B_i，C_i，D_i分别表示压力传感器的标定值；

S33：对S32中校正后的压力数据做归一化操作，满足：

式中，y_i表示归一化后的压力值，作为最终分布点对应的压力值，y_max，y_min分别表示校正后的压力值中的最大值和最小值；

S34：根据婴幼儿脚型压力数据的归一化后的值绘制婴幼儿脚型压力数据的热力分布图。

6.根据权利要求5所述的一种婴幼儿足底压力数据测量和处理方法，其特征在于：步骤S34包含如下步骤：

S331：将压力数据放入对应的分布点中；

S332：采用plotly画图工具对压力数据进行热力图生成；

步骤S33中的压力数值范围为0-255，且对应到图中，数值越大颜色越深，并且在热力图中颜色由蓝色向红色渐变。