CN111528852B - 一种基于足底压力的步态检测方法及系统 - Google Patents

一种基于足底压力的步态检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种基于足底压力的步态检测方法及系统，其特征在于：在足底踩踏部件中设置压力传感器；将足底踩踏部件分为不同的评价区，处理器根据各评价区的压力值计算用户的步态实际检测值；通过处理器设定多种步态的标准值，并将设定的某一步态的标准值与该步态实际检测值进行比较；并依据比较结果判断用户的步态类型，本发明技术设计简单，易于实现，功耗小，适用于可穿戴的步态检测设备，可应用于步态识别及相关疾病的预判等领域。

Description

一种基于足底压力的步态检测方法及系统
技术领域
本发明属于步态分析领域，尤其涉及一种基于足底压力的步态检测方法及系统。
背景技术
步态是人体结构与功能、运动调节系统、行为及心理活动在行走时的外在表现，生理或心理的问题都可引起步态异常。常见的异常步态包括跛足步态、扁平足步态、足内翻步态和足外翻步态，通常需采用专用测试设备在医院或实验室完成，所用检测方法和设备操作都很复杂，也无法随时随地对用户进行检测。
发明内容
本发明实施例提供一种基于足底压力的步态检测方法和系统，用于解决现有技术中的上述技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种基于足底压力的步态检测方法，包括如下步骤：
在足底踩踏部件的前脚掌区，中脚掌区和后足跟区中分别设置多个压力传感器；
将足底踩踏部件分为不同的评价区，处理器根据各评价区的压力值计算用户的步态实际检测值；
通过处理器设定多种步态的标准值，并将设定的某一步态的标准值与该步态实际检测值进行比较；
通过处理器统计某一步态实际检测值大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的第一阈值，通过处理器统计该步态实际检测值不大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的第二阈值；
通过处理器将某一步态的第一阈值和第二阈值进行比较，当第一阈值大于第二阈值时，判断用户为该种步态，得出步态判断结果。
进一步地，所述评价区包括足底内侧区、足底外侧区和整足底区。
进一步地，所述多种步态包括跛足步态、扁平足步态、足内翻步态和足外翻步态。
进一步地，所述标准值包括跛足步态的标准值、扁平足步态的标准值、足内翻步态的标准值和足外翻步态的标准值。
进一步地，所述步态实际检测值包括跛足步态实际检测值、扁平足步态实际检测值、足内翻步态实际检测值和足外翻步态实际检测值。
进一步地，所述跛足步态实际检测值为左右脚两个整足区的压力差值，所述扁平足步态实际检测值为足底内侧区压力值，所述足内翻实际检测值为足底内侧区与足底外侧区的压力差值，所述足外翻检实际测值为足底外侧区与足底内侧区的压力差值。
进一步地，所述压力传感器为压阻式传感器。
进一步地，所述足底踩踏部件为鞋垫、鞋底或袜底。
进一步地，该方法还包括以下步骤：
所述步态判断结果能通过所述处理器内的通信模块传输到显示单元上。
再一方面，本发明实施例还提供一种基于足底压力的步态检测系统，该系统可以包括存储器、处理器，显示器、压力传感器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述存储器、显示器、压力传感器直接或间接与所述处理器相连，所述处理器执行所述程序时，实现如第一方面的方法的步骤。
本发明实施例提供的一种基于足底压力的步态检测方法及系统，其特征在于：在足底踩踏部件中设置压力传感器阵列；将足底踩踏部件分为不同的评价区，处理器根据各评价区的压力值计算用户的步态实际检测值；通过处理器设定多种步态的标准值，并将设定的某一步态的标准值与该步态实际检测值进行比较；并依据比较结果判断用户的步态类型，本发明技术设计简单，易于实现，功耗小，适用于可穿戴的步态检测设备，可用于识别跛足步态、扁平足步态、足内翻步态和足外翻步态及相关疾病的预判。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于足底压力的步态检测方法的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于足底压力的步态检测方法的传感器分布示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于足底压力的步态检测方法的评价区划分示意图。
图4为本发明实施例提供的一种基于足底压力的步态检测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤101：在足底踩踏部件的前脚掌区，中脚掌区和后足跟区中分别设置多个压力传感器；
步骤102：将足底踩踏部件分为不同的评价区，处理器根据各评价区的压力值计算用户的步态实际检测值；
步骤103：通过处理器设定多种步态的标准值，并将设定的某一步态的标准值与该步态实际检测值进行比较；
步骤104：通过处理器统计某一步态实际检测值大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的第一阈值，通过处理器统计该步态实际检测值不大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的第二阈值；
步骤105：通过处理器将该步态的第一阈值和第二阈值进行比较，当第一阈值大于第二阈值时，判断用户为该种步态，得出步态判断结果。
具体的，如图2所示，将所述足底踩踏部件分为前脚掌区201，中脚掌区202和后足跟区203，并在各区内设置面积较大的压力传感器204和面积较小的压力传感器205，所述压力传感器均设置在足底的主要着力点上。
优选的，如图3所示，所述评价区包括足底内侧区301、足底外侧区302和整足底区。
具体的，所述多种步态包括跛足步态、扁平足步态、足内翻步态和足外翻步态。
具体的，所述标准值包括跛足步态的标准值Lb、扁平足步态的标准值Lp、足内翻步态的标准值Ln和足外翻步态的标准值Lw。各标准值通过测量正常步态的足底压力情况，并结合被测试人的体重和足底面积得到。
具体的，所述步态实际检测值包括跛足步态实际检测值Cb、扁平足步态实际检测值Cp、足内翻步态实际检测值Cn和足外翻步态实际检测值Cw。
优选的，所述跛足步态实际检测值为左右脚两个整足区的压力差值，所述扁平足步态实际检测值为足底内侧区301的压力值，所述足内翻实际检测值为足底内侧区301与足底外侧区302的压力差值，所述足外翻检实际测值为足底外侧区302与足底内侧区301的压力差值
具体的，跛足步态检测：
跛足步态以整足底区为检测区，则跛足步态实际检测值使用公式(1)计算：
Cb＝|左整足底区压力-右整足底区压力| (1)
每次数据采集后，当Cb＞Lb时，所述跛足步态第一阈值数Yb1值加1，当Cb≤Lb时，所述第二阈值数Yb2值加1。在开始检测到停止检测的时间内，如果Yb1＞Yb2，则判断用户的步态为跛足步态，如果Yb1≤Yb2，则判断用户不存在跛足步态。
具体的，扁平足步态检测：
扁平足步态以足底内侧区301为检测区，则扁平足步态实际检测的压力值使用公式(2)计算：
Cp＝足内侧区压力 (2)
每次数据采集后，当Cp＞Lp时，所述扁平足步态第一阈值Yp1值加1，当Cp≤Lp时，所述第二阈值数Yp2值加1。在开始检测到停止检测的时间内，如果Yp1＞Yp2，则判断用户的步态为扁平足步态，如果Yp1≤Yp2，则判断用户不存在扁平足步态。
具体的，足内翻步态检测：
足内翻步态以足底内侧区301和足底外侧区302为检测区，则足内翻步态实际检测的压力值为实际检测值使用公式(3)计算：
Cn＝足内侧区压力-足底外侧区压力 (3)
每次数据采集后，当Cn＞Ln时，所述足内翻步态第一阈值Yn1值加1，当Cn≤Ln时，所述第二阈值数Yn2值加1。在开始检测到停止检测的时间内，如果Yn1＞Yn2，则判断用户的步态为足内翻步态，如果Yn1≤Yn2，则判断用户不存在足内翻步态。
具体的，足外翻步态检测：
足外翻步态以足底内侧区301和足底外侧区302为检测区，则足外翻步态实际检测的压力值为实际检测值使用公式(4)计算：
Cw＝足底外侧区压-力足内侧区压力 (4)
每次数据采集后，当Cw＞Lw时，所述足外翻步态第一阈值Yw1值加1，当Cw≤Lw时，所述第二阈值数Yw2值加1。在开始检测到停止检测的时间内，如果Yw1＞Yw2，则判断用户的步态为足外翻步态，如果Yw1≤Yw2，则判断用户不存在足外翻步态。
优选的，所述压力传感器为压阻式传感器。
优选的，所述足底踩踏部件为鞋垫、鞋底或袜底，但不限于上述可穿戴的部件。
具体的，所述步态判断结果能通过所述处理器内的通信模块传输到显示单元上，以使测试人员和用户直接观察检测结果。
本发明实施例还提供一种基于足底压力的步态检测系统，如图4所示，该检测系统可以包括：处理器301、存储器302、显示器303、压力传感器304以及存储在所述存储器302上并可在所述处理器301上运行的程序，其特征在于，所述存储器302、显示器303、压力传感器304直接或间接与所述处理器301相连，所述处理器301执行所述程序时，实现如上述实施例提供方法的步骤，例如包括：在足底踩踏部件的前脚掌区，中脚掌区和后足跟区中分别设置多个压力传感器304；将足底踩踏部件分为不同的评价区，处理器根据各评价区的压力值计算用户的步态实际检测值；通过处理器301设定多种步态的标准值，并将设定的某一步态的标准值与该步态实际检测值进行比较；通过处理器301统计某一步态实际检测值大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的第一阈值并存储于存储器302，通过处理器301统计该步态实际检测值不大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的第二阈值，并存储于存储器302；通过处理器将某一步态的第一阈值和第二阈值进行比较，当第一阈值大于第二阈值时，判断用户为该种步态，得出步态判断结果，并存储于存储器302；所述步态判断结果能通过所述处理器301内的通信模块传输到显示器303上，以使测试人员和被测试人员直接观察检测结果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于足底压力的步态检测方法，其特征在于：
在足底踩踏部件的前脚掌区，中脚掌区和后足跟区中分别设置多个压力传感器；将足底踩踏部件分为不同的评价区，处理器根据各评价区的压力值计算用户的步态实际检测值；所述评价区包括足底内侧区、足底外侧区和整足底区；通过处理器设定多种步态的标准值，并将设定的某一步态的标准值与该步态实际检测值进行比较；具体的，所述标准值包括跛足步态的标准值、扁平足步态的标准值、足内翻步态的标准值和足外翻步态的标准值，所述标准值通过测量正常步态的足底压力情况，并结合被测试人的体重和足底面积得到；所述步态实际检测值包括跛足步态实际检测值、扁平足步态实际检测值、足内翻步态实际检测值和足外翻步态实际检测值；所述跛足步态实际检测值为左右脚两个整足区的压力差值，所述扁平足步态实际检测值为足底内侧区的压力值，所述足内翻实际检测值为足底内侧区与足底外侧区的压力差值，所述足外翻检实际测值为足底外侧区与足底内侧区的压力差值；每次数据采集时，通过处理器统计某一步态实际检测值大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的最终第一阈值，通过处理器统计该步态实际检测值不大于该步态的标准值的次数，并设定为该步态的最终第二阈值；通过处理器将某一步态的最终第一阈值和最终第二阈值进行比较，当最终第一阈值大于最终第二阈值时，判断用户为该种步态，得出步态判断结果。
2.如权利要求1所述的一种基于足底压力的步态检测方法，其特征在于：所述压力传感器为压阻式传感器。
3.如权利要求1所述的一种基于足底压力的步态检测方法，其特征在于：所述足底踩踏部件为鞋垫、鞋底或袜底。
4.如权利要求1所述的一种基于足底压力的步态检测方法，其特征在于：所述步态判断结果能通过所述处理器内的通信模块传输到显示单元上。
5.一种基于足底压力的步态检测系统，包括存储器、处理器，显示器、压力传感器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述存储器、显示器、压力传感器直接或间接与所述处理器相连，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1至4任一项所述的基于足底压力的步态检测方法的步骤。
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