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专利号: 2021108218419
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于快速傅里叶变换的人体节律运动参数化表征分析方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤S1:选取被试进行数据采集实验,获取人体节律运动中的关节角度变化数据,建立运动数据库并绘制运动曲线;

步骤S2:通过快速傅里叶变换,将各关节运动曲线分解为若干个频率不同的节律分量,并提取出各分量的幅值、频率、相位参数;

步骤S3:步骤S2中提取的各分量幅值、频率、相位参数等效为空间粒子坐标,映射为三维空间中点的分量坐标,形成人体节律协同运动的粒子分布表征;

步骤S4:基于流体力学思想和McCann平移理论,在相同运动不同组数据对应的粒子分布中,利用测地线连接、高密度采样、参数重构对比、误差计算的方法,实现人体节律协同运动对应粒子分布规律的实时、准确的分析。

2.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的人体节律运动参数化表征分析方法,其特征在于:所述步骤S1包括以下步骤:步骤S101:选取被试进行运动数据采集实验,获取人体节律运动中关节角度变化数据并建立数据库;

步骤S102:提取被试在矢状面内各个关节的运动数据并分别绘制各关节的运动曲线。

3.根据权利要求2所述的基于快速傅里叶变换的人体节律运动参数化表征分析方法,其特征在于:所述步骤S2包括以下步骤:步骤S201:根据人体节律运动周期性特征,划分人体节律运动数据中的运动周期;

步骤S202:根据划分结果提取各关节角度运动周期数据,基于快速傅里叶变换将各关节角数据分解为若干个频率不同的节律分量,并提取各分量的频率、幅值以及相位参数;

快速傅里叶变换的公式可表示为: 其中x(n)为原始信号,X(k)为快速傅里叶变换后的信号,j为虚数单位,N为采样点个数。

4.根据权利要求3所述的基于快速傅里叶变换的人体节律运动参数化表征分析方法,其特征在于:所述步骤S3包括以下步骤:步骤S301:利用幅值判别、关节权重计算的方法,剔除对运动过程无影响或仅产生微小影响的无用关节数据,对运动过程起主要作用的关节数据进行保留;

步骤S302:将被试关节曲线分解后的节律分量参数等效为坐标分量,各分量参数映射到三维空间内并进行归一化处理,形成人体节律协同运动的粒子分布表征,公式为:θi=[2*[θi‑min(θi)]/[max(θi)‑min(θi)]]‑1,其中θi表示一个步态周期中i时刻的关节角度,归一化处理使所有数据缩放至[‑1,1]内。

5.根据权利要求4所述的基于快速傅里叶变换的人体节律运动参数化表征分析方法,其特征在于:所述步骤S4包括以下步骤:步骤S401:基于流体力学思想和McCann平移理论,在不同组数据对应的粒子分布中,根据频率参数大小顺序,利用测地线连接频率大小排序相同的分量粒子;

步骤S402:所有连线进行高密度等分采样,再通过采样点坐标对应的参数重构关节角度周期数据,最终利用对比验证、误差计算的方式实现不同个体、不同运动间节律协同运动粒子分布变化规律的实时准确分析。

6.根据权利要求5所述的基于快速傅里叶变换的人体节律运动参数化表征分析方法,其特征在于:所述步骤S1、步骤S2、步骤S3或步骤S4中的关节角度处理、分析步骤可以用于基于关节角度计算得到的关节角速度、角加速度的数据。